1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Развитие электроники в 20-х годах нашего столетия - создание чувствительных триодов, используемых при построении усилителей, осциллографических трубок для наблюдения сигналов явилось технической основой электроэнцефалографии. В 1928 г. немецкий психиатр Бергер с помощью специального аппарата — электроэнцефалографа — записал в клинических условиях электрические сигналы мозга. Основной принцип работы электроэнцефалографа достаточно прост. Электроды, улавливающие минимальные сигналы, возникающие вследствие электрических колебаний в мозгу, закрепляются на голове. Эти колебания могут появляться в любых отделах мозга, однако в канале усилителя, соединенного с данной парой электродов, лучше всего выражены ритмы ближайших к электродам областей. Чтобы записать и в дальнейшем проанализировать эти чрезвычайно малые сигналы, их необходимо было усилить в несколько миллионов раз.

Электроэнцефалография головного мозга представляет собой запись суммарной электрической активности большого количества клеток головного мозга. ЭЭГ взрослого здорового человека в бодрствующем состоянии является сплошной кривой, состоящей из многих ритмических (частотных) компонентов: альфа-ритма с частотой 8—13 гЦ, бета-ритма — 13—30 гЦ, гамма-ритма — 30—70 гЦ, дельта-ритма — 1—3 гЦ.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

В компьютере информация обрабатывается при быстром темпе импульсов и в основном последовательно. В мозгу темп гораздо медленнее, но секрет в том, что информация может быть обработана в отличие от машины параллельно в миллионах каналов. Детали современной вычислительной машины очень надежны, но исключение одной из них может нарушить все вычисление. Нейроны мозга менее надежны, зато порча даже немалого числа их не ведет к сколько-нибудь заметному изменению процесса. Компьютер работает по строго двоичному коду, мозг пользуется менее точными, но куда более разнообразными способами сигнализации. И не удивительно, что, хотя компьютер точно и быстро производит обширные арифметические вычисления (в чем мозг значительно слабее), человек способен обрабатывать информацию такими приемами, к которым ни один из современных компьютеров еще даже не приблизился.

Наглядный пример тому - восприятие и обработка зрительной информации. Зрение занимает особое положение среди чувств как благодаря исключительному совершенству и чувствительности своих органов, так и вследствие того, что в процесс формирования зрительных образов вовлечена значительная часть мозговой активности. Физиология второй половины XX века формулирует четко: «Глаз — это часть мозга, выдвинутая на периферию». Но значительно раньше Ф. Энгельс высказывал эту же мысль: «К нашему глазу присоединяются не только еще и другие чувства, но и деятельность нашего мышления».

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Рассказывают, что однажды женщина спросила Бенджамина Франклина: «Профессор, какое же применение найдет изучаемое Вами электричество?» Ученый ответил вопросом: «Мадам, а какое применение новорожденному?»

С момента открытия электрона прошло всего три десятилетия, а родилась новая наука — электроника. Пришедшее из мрака неизвестности в 1930 г. само слово «электроника» сегодня широко вошло не только в научную литературу, но и в нашу повседневную жизнь. Прошло еще три десятилетия, и в недрах электроники зародилась медицинская электроника.

«У нас на глазах новые успехи физики, — отмечал академик М. В. Келдыш,— приводят ко все более удивительным применениям электроники». Мы попытались показать, что на первых норах дал союз медицины и электроники. Но и это лишь видимая часть айсберга. Круг проблем развития новых физических методов и принципов для решения задач научной и практической медицины неизмеримо шире. Для наглядности назовем часть из тех, что стали предметом исследований и разработок в различных учреждениях Академии наук СССР.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Медицинская электроника дала возможность проникнуть в мозговые процессы. Физиологи стремились познать интимные механизмы взаимодействия между нервными клетками, изучить основные процессы — возбуждение и торможение одиночных нервных клеток. В этой связи И. П. Павлов писал: «Физиология клетки должна иметь свою чрезвычайную методику, не похожую на ту, которой мы пользовались, оперируя с целыми органами. Вы видели, что не бог весть какая трудность получить слюну в чистом виде от всей железы, перерезать нерв и т. д. А вы подумайте, что нужно делать, какими средствами надо располагать, чтобы войти в самую клетку и ответить на вопрос, как она работает... Понятно, ответить на эти вопросы страшно трудно. Здесь потребуется огромная острота ума, огромные гениальные ухищрения. Так что если вы подумаете, то поймете, что дно жизни, фундамент жизни спрятан от человека еще очень далеко и что для его достижения потребуется работа длинного ряда поколений исследователей. Но, конечно, как ни далека эта цель, человеческий ум уже начинает подходить к разрешению этих вопросов».

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Как это часто бывает — мир не сразу оценил возможности транзистора, о появлении которого сообщила 1 июля 1948 г. газета «Нью-Йорк Таймс»: «Вчера фирма «Белл Телефон Лабораториз» впервые продемонстрировала изобретенный ею прибор под названием «транзистор», который в некоторых случаях можно использовать в области радиотехники вместо электронных ламп... Он начинает работу мгновенно, без задержки на разогрев, так как в отличие от радиолампы в нем нет накала. Рабочие элементы прибора состоят всего лишь из двух тонких проволочек, подходящих к кусочку твердого полупроводникового материала величиной с булавочную головку, приплавленному к металлическому основанию. Вещество, помещенное на металлическом основании, усиливает ток, подводимый к нему по одной проволочке, а другая проволочка отводит усиленный ток».

И тут дело не обошлось без электрона. Полупроводников известно, немало, но наибольшее распространение в технике получили сейчас кремний и германий. Чистые полупроводники при низкой температуре подобны изоляторам. Все электроны у них прочно удерживаются в своих атомах. Если же в кристалл кремния или германия ввести добавочный электрон, то он начнет блуждать по кристаллу, «перепрыгивая» с места на место от одного атома к другому. Если убрать электрон из нейтрального изолятора, то эту «дырку» заполнит электрон от соседнего атома, подарив ему новую «дырку».

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Первооткрывателями лазера для практической медицины оказались хирурги, взявшие его на вооружение в конце 60-х годов. Медиков соблазнила, помимо многих достоинств, способность лазера направлять высокоэнергетические лучи через ткань без механического или электрического контакта, исключающая многие травмы (обугливание тканей, свертывание крови), сопровождавшие предыдущие попытки применять тепловые лучи в медицине. Первые попытки в лазерной хирургии ограничивались операциями на наружных тканях. Однако г развитием волоконной оптики положение резко изменилось.

С помощью оптических волокон-световодов можно свободно изменять направление световых лучей и обеспечивать их беспрепятственное прохождение через внутренние полости организма. Некоторые сложные лазерные системы позволяют хирургу буквально «жонглировать» световым пятном когерентного луча, удаляя и прижигая инородные, болезненные новообразования практически в любом месте живого организма.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Это казалось ясным еще со времени Ломоносова, Рихтера и Франклина — разряд электрического тока смертелен. Но дерзкая, пытливая мысль исследователей не унималась. Не раз ведь бывало, что одно и то же средство в одних случаях, в определенных дозах и условиях убивало, а в других — излечивало. Так почему бы таким средством не быть и электрическому току? И вот племянник и ученик Гальвани Альдини решил проделать новый эксперимент. Он уговорил предоставить ему для опыта труп обезглавленного преступника, который за два часа до того был казнен. Альдини решил током оживить сердце, но попытки оказались безуспешными. Подобный эксперимент повторил другой итальянский ученый — Вассали, который воздействовал электрическим зарядом на сердце также только что обезглавленного преступника. Под влиянием электрического тока сердце стало ритмически сокращаться.

Сорок лет спустя хирург Бостон, вспомнив эксперименты Альдини и Вассали, во время операции спас жизнь больному с помощью электрического заряда в сердце. Больной умирал, не выдержав воздействия наркоза хлороформом. В 1902 г. русский хирург А. А. Кулябко оживил сердце трехмесячного ребенка, погибшего от пневмонии. Эти примеры не единственны.

Copyright ©, МЕДИЦИНА Научно-популярный журнал, 2012-1017. Все права защищены.