Первые исследователи электрических явлений в животных тканях совсем не подозревали, что эти явления в живой природе не являются случайными, а самым тесным образом связаны с жизненными процессами.
В самом деле, откуда берется электричество в животных и растительных организмах?
На этот вопрос наука имеет сейчас вполне ясный ответ.
В каждой живой клетке имеются так называемые электролиты (кислоты, основания, соли). Они способны проводить электрический ток и в растворах распадаются на ионы (атомы или группы атомов, несущие заряд). Положительные частицы называют катионами, отрицательные – аннонами. Если замкнута электрическая цепь, то катионы направляются к отрицательному полюсу (катоду), анионы – к положительному (аноду).
Установлено, что все жидкости в животных и растительных клетках являются электролитами, а электролиты и создают электрические заряды в живых системах.
В силу ряда причин (неодинаковая подвижность ионов, различная степень их диффузии через мембраны) концентрация катионов и анионов в отдельных участках органов и тканей бывает неодинаковой, вследствие чего создается определенное электрическое напряжение, или, как говорят, разность потенциалов, и могут возникать биотоки. В зависимости от происхождения биотоков в организме различают токи покоя, токи действия, токи раздражения, раневые токи и токи электрических органов. Все биотоки, за исключением последних, очень слабы. Напряжение их обычно не превышает 0,01 -
0,1 вольта, а часто бывает и значительно ниже. Токи действия сильнее токов покоя, токи пораненных тканей сильнее неповрежденных.
В общем же величина электрических зарядов в организме, как и их происхождение, неразрывно связана с обменом веществ, с интенсивностью окислительно-восстановительных процессов. Отдельные участки органов и тканей приобретают разные заряды. Поврежденные участки бывают заряжены отрицательно в отношении к неповрежденным. Такой же заряд имеет сухожилие по отношению к мышце, корень – по отношению к стеблю и листу.
Биоэлектрические токи обнаружены во всех органах и тканях человека. Они возникают в сердце при сокращении и расслаблении мышц. Сокращенное сердце имеет отрицательный потенциал, расслабленное – положительный.
Токи сердца, как и других органов, можно не только измерить, но и записать с помощью специальных приборов на пленку или бумагу в виде графических кривых – кардиограмм (кардиа по-гречески – сердце), причем импульсы с напряжением 1 – 2 тысячные доли вольта могут усиливаться до 3-6 вольт, то есть более чем в 1000 раз. В настоящее время изобретен прибор – телеэлектрокардиограф, который может регистрировать работу сердца на расстоянии 350 м.
По электрокардиограммам можно судить о состоянии сердца, о его работе. Электрокардиограмма больного сердца будет иной, чем здорового. Специалист не только наверняка распознает по ней заболевание, но найдет его место и определит характер (воспаление, отравление, дегенерация, гипертрофия).
Интересны биотоки головного мозга. Разность их потенциалов очень мала (миллионные доли вольта), но они всегда имеются в нервных клетках и тканях. Еще И. М. Сеченов установил, что токи мозга подвержены колебаниям, которые характеризуются определенной ритмичностью. Так, например, альфа-ритм представляет собой электрические колебания с частотой 8-12 в секунду при напряжении до 100 микровольт (один микровольт равен одной миллионной доле вольта); для бета-ритма характерны частота 20-30 колебаний в секунду и напряжение до 50 микровольт; еще большей частотой обладают гамма-ритмы.
Электрический угорь – живая электростанция, вырабатывающая ток напряжением до 300- 500 вольт. Пользуясь электричеством угорь не только может парализовать мелких животных, но и свалить с ног взрослого человека. И размеры его бывают внушительны – около 3 м длины и 18-22 кг веса.
В зависимости от того, работает человек или отдыхает, читает или пишет, смотрит кино или слушает радио, биотоки его мозга будут различны. В здоровом и больном мозгу они тоже будут неодинаковыми. Изучая электроэнцефалограммы (энцефалон по гречески – мозг), можно сделать заключение о нормальном и патологическом состоянии мозга и даже определить место заболевания.
Биотоки мозга, будучи переменными токами, сопровождаются электромагнитными колебаниями и электромагнитными волнами. Хотя эти “мозговые волны” в миллиарды раз слабее наших радиоволн, их все же удается улавливать антеннами, правда, на расстоянии всего лишь в несколько метров от изучаемого человека.
Изучение биотоков и электромагнитных колебаний имеет большое значение для познания ряда важных жизненных процессов, которые недоступны иногда другим методам. Когда по нерву пробегает импульс возбуждения, в нем не возникает никаких видимых изменений. Только изучая биотоки (электрические потенциалы), ученый может проследить ход возбуждения.
