Страница: 4/11
Сегодня люди еще не знают всех свойств комплексной электропроводности живого вещества. Но ясно то, что именно от них зависят те принципиально отличные свойства, которые присущи только живому.
Для раскрытия сущности электрических явлений в живом организме необходимо понять смысл потенциала биологической системы, биопотенциала.
Потенциал-это энергетическая возможность. Для того чтобы оторвать электрон из атома водорода, надо преодолеть силы, которые удерживают его в атоме, то есть, необходима энергия для выполнения этой работы. Энергия элементарных частиц измеряется в электрон-вольтах. Энергия, затраченная на отрыв электрона от ядра атома, называется потенциалом ионизации. Для водорода он равен 13 эВ. Для атомов разных элементов он имеет свои значения.
В живых веществах энергия связи в молекулах составляет 0,01-1 эВ. В неживых молекулах 30-50 эВ. Измерить потенциал ионизации в биологических молекулах очень сложно из-за малости минимальных значений энергии электронов. Поэтому лучше их характеризовать не абсолютными величинами (электрон-вольтами), а относительными. Можно принять за единицу потенциал ионизации воды (речь идет о воде, которая содержится в биологических системах). Теперь можно определить потенциалы ионизации всех других биологических соединений. Тут еще одна тонкость. У атома водорода имеется всего один валентный электрон. Поэтому его потенциал ионизации равен единице. Если атом и молекула более сложные, то их электроны имеют различные энергетические возможности для отрыва. В таких случаях потенциал ионизации относят к валентным электронам, то есть электроны с наименьшей энергией связи.
В биологических системах в результате определенного распределения электрических зарядов имеются электрические поля, поэтому за счет кулоновских сил возможно притяжение и отталкивание электрических зарядов. Энергетической характеристикой электрического поля является разность потенциалов (Δj). Разность потенциалов в биологических системах (биопотенциалов) очень мала до 10-6 эВ. Величина биопотенциалов является однозначным показателем состояния биосистемы или её частей. Она меняется в том случае, если организм находится в патологическом состоянии. В этом случае меняются реакции живого организма на факторы внешней среды. Электрофизическими свойствами биологических соединений определяется и быстрота реакции живого организма, как единого целого, так и его отдельных анализаторов на действие внешних факторов. От этих свойств зависит и быстрота обработки информации в организме. Её оценивают по величине электрической активности.
Биоэнергетические явления на уровне элементарных частиц являются основой главных функций живого организма, без этих функций жизнь невозможна. Энергетические процессы в клетках (преобразование энергии и сложнейшие биохимические обменные процессы) возможны только благодаря участию в них электронов.
Биопотенциалы тесно связаны с электрической активностью данного органа. Так, электрическая активность мозга характеризуется спектральной плотностью биопотенциалов и импульсами напряжения различной частоты. Установлено, что для человека характерны следующие биоритмы мозга (в Гц):
· Дельта-ритм – 0,5-3 Гц;
· Тета-ритм – 4-7 Гц;
· Альфа-ритм – 8-13 Гц;
· Бета-ритм – 14-35 Гц;
· Гамма-ритм – 36-55 Гц.
Имеются, хотя и нерегулярно, и некоторые ритмы с большей частотой. Амплитуда электрических импульсов мозга человека достигает значительной величины – до 500 мкВ.
Кто знаком с электроникой, тот знает, что при передаче информации и её обработке важна не только частота следования импульсов и их амплитуда, но и форма импульсов.
Как формируются эти импульсы? Их характеристики говорят о том, что они не могут создаваться изменениями ионной проводимости. В этом случае процессы развиваются более медленно, то есть они более инерционны. Эти импульсы могут формироваться только движением электронов, масса которых гораздо меньше массы ионов.
Роль формы электрических импульсов можно понять на примере эффективности дефибрилляции сердца. Оказалось, что эффективность восстановления работы сердца зависит от формы импульса подаваемого электрического напряжения. Важна и его спектральная плотность. Только при определённой форме импульсов происходит восстановление обычного движения зарядоносителей в живом организме, то есть восстанавливается обычная электропроводность, при которой возможно нормальное функционирование организма.
В этом методе электроды прикладываются к телу человека в области груди. Но электрические импульсы в данном случае действуют не только непосредственно на сердечную мышцу, но и на центральную нервную систему. Видимо, второй путь наиболее эффективен, поскольку возможности ЦНС по воздействию на все органы самые широкие. Команды всем органам поступают через ЦНС быстрее всего, поскольку её электропроводность значительно выше, чем электропроводность мышечных тканей и кровеносной системы. Таким образом, возвращение организма к жизни происходит в том случае, если удаётся восстановить электрофизические свойства живого вещества, а точнее специфические движения электрически зарядов с теми особенностями, которые присущи живым системам.
Реферат опубликован: 13/11/2007