НОВОСТИ   БИБЛИОТЕКА   ЭКЗАМЕН ПО АНАТОМИИ   ЭКЗАМЕН ПО ПАТОЛОГИИ   О САЙТЕ  





предыдущая главасодержаниеследующая глава

Термины на букву "Э"

ЭКОЛОГИЯ (Э) - наука об организации и функционировании над организменных систем всех уровней. Э рассматривает взаимоотношения организмов друг с другом и неживыми компонентами функционально единой природы Земли - ее биосферы (см.).

Современная Э, ее основные задачи, понятия и методы возникли в ходе изучения как отдельных природных систем и регионов, так и природы Земли в целом. Может показаться, что понятия и термины Э неприменимы к космическим обитаемым объектам существующих или предполагаемых размеров Однако дело не в размерах системы (количестве), а в способе ее существования (качестве).

В современной зарубежной литературе, в основном американской, понятие "экологическая система" обычно употребляется для любых изолированных обитаемых объектов, независимо от способа обеспечения в них условий жизни, даже при запасах кислорода, воды и пищи. Такое применение термина неоправдано. Основные понятия Э становятся применимыми к обитаемым космическим объектам тогда, когда в основу жизнеобеспечения экипажей положены методы и средства, основанные на биологическом (по преимуществу) круговороте веществ, который составляет основу существования земных экологических систем и биосферы Земли в целом. Одними из основных понятий экологии являются биоценоз (см.) и экосистема (см.).

ЭКОСИСТЕМА (ЭС) - совокупность организмов и среды их обитания ЭС отличается безразмерностью и отвечает явлениям самого различного масштаба - от океана до отдельных водоемов сезонного значения, от леса до отдельного древесного пня, где хотя бы на короткое время устанавливаются стабильные взаимоотношения между населяющими их организмами и окружающей средой. ЭС - важное и часто применяемое понятие в экологии (см.). Основные понятия ЭС являются теоретической основой для разработки систем жизнеобеспечения (см.) человека, основанных на биологическом круговороте веществ.

ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЯ (Э) - метод регистрации биоэлектрических явлений, связанных с сердечным сокращением (ЭКГ). Метод широко применяется в профилактической и клинической медицине и играет ведущую роль в функциональной диагностике сердечно-сосудистых заболеваний. Э позволяет изучить автоматизм, возбудимость и проводимость миокарда, а также косвенно судить о его сократительной функции. В космической медицине Э является одним из основных методов медицинского контроля и исследований. Первая ЭКГ в условиях невесомости была получена во время полета собаки Лайки. В настоящее время Э широко используется для пред- и послеполетных исследований. Во время полета Э применяется для врачебного контроля, медицинских исследований и прогнозирования состояния здоровья космонавтов.

ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ (ЭД) - метод длительной, суточной записи ЭКГ с использованием специальных миниатюрных магнитных регистраторов, носимых обследуемым. Метод применяют в кардиологической клинике для выявления скрытых коронарных изменений, изучения -сердечных аритмий и контроля за эффективностью лечения. В космической медицине ЭД была впервые использована во время 2-й экспедиции на орбитальной станции "Салют-6" в 1978 г. При обследовании членов экипажа до, во время и после полета методом ЭД наряду с традиционным клиническим подходом важное значение имеет оценка изменений состояния регуляторных систем в разные часы суток - см. математический (кибернетический) анализ сердечного ритма. Это позволяет судить об адаптационных возможностях системы кровообращения и организма в целом по синхронизации отдельных показателей друг с другом, динамике их суточных колебаний.

ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ (ЭВ) это сочетание окислительных и восстановительных процессов, протекающих на электродах, при пропускании электрического тока через водный раствор. Для щелочного раствора:

На катоде

На аноде

В общем виде получение кислорода из воды можно представить следующим образом:


Эффективность окислительно-восстановительного электрохимического процесса зависит от материала электродов, способа подвода реагентов к зоне реакций, температуры, концентрации электролита, удельной скорости "реакции (плотность тока) и т. д.

От плотности тока зависят масса, объем и энергопотребление установок ЭВ. В настоящее время электрохимические процессы осуществляют при плотности тока от 100 до 200 мА/см2.

Температура электрохимического процесса определяется в основном физико-химическими свойствами электролита и воды, в частности, температурой их кипения, и поддерживается в пределах от 80 до 100 °С.

Концентрацию электролита выбирают в соответствии с его максимальной электропроводностью в межэлектродном пространстве.

Более чем полувековой опыт использования ЭВ позволяет получать практически абсолютно чистые кислород и водород (чистота выше 99,9%).

Использование системы ЭВ для обеспечения кислородом экипажа космического корабля связано с решением задач, не встречавшихся ранее в практике электролиза.

Для устойчивого ЭВ на кислород и водород необходимо соблюдать основные условия: хороший контакт электролита с электродами, наличие электрической цепи катод - электролит - анод, отделение образующихся газов от электродов и электролита и разделение водорода и кислорода друг от друга, поддержание заданной концентрации электролита в межэлектродном пространстве, бесперебойное и достаточное питание электролизера водой.

При использовании электролизера в качестве источника кислорода в системе жизнеобеспечения (см.) необходимо очищать газы от аэрозоля электролита, водяных паров и примесей водорода (в кислороде), а также возвращать аэрозоль электролита и пары воды в электролизер.

В наземных электролизных установках организация электрохимического и физико-химических процессов определяется действием силы земного притяжения. Наземные электролизные установки нельзя использовать в космическом полете.

Контакт электролита с электродами обеспечивается смачиваемостью электродов электролитом. В физике смачиваемость характеризуется краевым углом 9. Краевой угол для равновесных условий выражается уравнением:

cos θ = σ1,31,2/σ2,3

где σ1,3 - поверхностное натяжение между твердым телом и газом, Н/м, σ1,2 - поверхностное натяжение между твердым телом и жидкостью, Н/м, σ2,3 - поверхностное натяжение между жидкостью и газом, Н/м.

Поверхностное натяжение зависит от природы вещества и характеризуется силой внутримолекулярного взаимодействия. Таким образом, смачиваемость по своей природе не зависит от силы земного притяжения и сохранится в условиях невесомости.

Электрическая цепь катод - электролит - анод, обеспечиваемая в земных условиях определенным положением электролита в сосуде, и естественное отделение образующихся электролитических газов в условиях невесомости, очевидно, будут нарушены.

Если на жидкость не действуют никакие другие силы, кроме сил молекулярного притяжения в поверхностном слое, то равновесное положение обусловливает сферическую форму жидкости.

В условиях невесомости отсутствует разность в плотности газа и электролита, следовательно, нет отделения газов и от электролита. Действие результирующей силы межфазных натяжений проявляется только в начальный момент и постепенно уменьшается до нуля вследствие тормозящего действия слоя электролита. В обычной электролизной установке в условиях невесомости ЭВ будет осуществляться кратковременно, так как в результате накопления пузырьков образующихся электролитических газов увеличится давление в межэлектродном пространстве и газоэлектролитная смесь пойдет по газоотводящим каналам. Одновременно с увеличением давления будет увеличиваться электрическое сопротивление межэлектродного пространства.

При использовании источника электрической энергии постоянного напряжения, изменяющегося в небольших пределах, в соответствии с законом Ома увеличение сопротивления приведет к уменьшению силы тока. Уменьшение силы тока повлечет за собой уменьшение количества вещества, выделяющегося в процессе электролиза. Сопротивление межэлектродного элемента будет стремиться к бесконечности, а сила тока - к нулю, т. е. в конце концов ЭВ прекратится.

В условиях невесомости силу земного притяжения можно заменить искусственным силовым полем. Такое поле получается посредством вращения всей электролизной установки или отдельных ее частей либо принудительной прокачки электролита через межэлектродное пространство с последующим Отделением газов от электролита в специальных центробежных разделителях или устройствах с селективными элементами. В силовом поле центробежного разделителя жидкость занимает определенное положение с достаточной свободной поверхностью, что обеспечит электрическую цепь катод - электролит - анод.

Во вращающейся электролизной установке образовавшийся пузырек газа под действием центробежной силы будет двигаться к поверхности раздела фаз.

Наиболее целесообразным способом организации электрохимического процесса в условиях невесомости следует считать способ, основанный на применении капиллярно-пористых элементов. Установки такого типа компактны, сравнительно легки, а также просты и надежны в работе.

В таких установках отделение электролитических газов от электролита oбеспечивают дырчатые, сетчатые или пористые электроды, вплотную примыкающие к пористому межэлектродному элементу. Электролитические газы образуются в месте соприкосновения электрода с пористым элементом, на границе раздела газовой фазы и электролита. Образовавшиеся газы проходят через поры в электродах по пути наименьшего сопротивления. Сетчатые электроды обеспечивают в основном направленный отвод газов. Пористые электроды создают условия не только для направленного отвода газов, но и для возврата аэрозоля электролита, механически уносимого газами обратно в межэлектродное пространство. Электролизные установки с сетчатыми электродами рассматриваются как модификация пористых электродов.

Применение пористых материалов - весьма эффективное средство интенсификации различных химических и электрохимических процессов. Развитая внутренняя поверхность пористых электродов позволяет интенсивно проводить процессы, удельная скорость которых мала. Диффузные ограничения можно компенсировать путем создания направленного принудительного потока. В системах с пористыми электродами сравнительно просто, без специальных селективных мембран и диафрагм, осуществляется разделение электродных продуктов. В рассматриваемых системах через пористые тела необходимо транспортировать жидкость и газ путем принудительного воздействия или использования капиллярного потенциала для жидкой фазы.

Свойства пористых тел в значительной степени зависят от их структуры. В свою очередь структура пористых элементов зависит от способов их изготовления и применяемых материалов. Капиллярное равновесие между двумя фазами, одна из которых смачивает, а другая не смачивает твердую поверхность, определяется наличием пор определенного радиуса.

Электролизная ячейка состоит из пористых электродов и пористого межэлектродного элемента. Электроды и пористый элемент плотно прижаты друг к другу. Межэлектродный элемент однороден и имеет только мелкие поры. Пористые электроды имеют крупные и мелкие поры.

Исключительно важное значение для стабильности электрохимического процесса с капиллярно-пористыми элементами имеет подвод воды к реакционным поверхностям электродов. Подвод воды на разложение возможен по периферии пористого межэлектродного элемента; по каналам, расположенным в межэлектродном элементе, путем капиллярного всасывания или посредством искусственной циркуляции электролита через капиллярно-пористый элемент монодисперсной структуры с тыльной стороны водородного электрода; диффузией паров воды через водородную полость катода в сторону более высокой концентрации электролита.

Способ подвода воды на разложение должен удовлетворять следующим требованиям: быть надежным, обеспечить достаточный подвод воды к реакционной поверхности; максимально уменьшать концентрационные явления в межэлектродном пространстве (вследствие разряда ионов только одного типа - (ОН-); исключать образование газовоздушных подушек (пробок) в жидкостных магистралях.

Основными, по-видимому, будут способы с искусственной циркуляцией электролита и подводом воды или ее паров с тыльной стороны водородного электрода.

Установка ЭВ не имеет вращающихся узлов, устройств принудительной подачи воды под давлением и обеспечивает наименьшее расстояние между электродами, равное толщине диафрагмы (пористого межэлектродного элемента).

Постоянство условий ЭВ обеспечивают дополнительные узлы и согласующие звенья как регулирующие и стабилизирующие элементы в общей системе массообмена по газовым и жидкостным магистралям.

В настоящее время, по данным некоторых авторов, могут найти практическое применение установки ЭВ с асбестовыми матрацами в качестве межэлектродного элемента и с ионообменными мембранами.

Применение ионообменных мембран должно значительно сузить ограничения, связанные с перераспределением концентрации электролита в межэлектродном пространстве.

Установки ЭВ в общем достаточно энергоемкие; для получения кислорода в количестве 1 нл/ч в среднем требуется мощность 10-12 Вт.

Для ЭВ необходимы плотность тока 100-200 мА/см2 и температура 80-90 0С.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ (ЭМП) - физическое поле движущихся электрических зарядов, в котором осуществляется взаимодействие между ними. Частные проявления ЭМП - электрическое и магнитное поля. Поскольку изменяющиеся электрическое и магнитное поля порождают в соседних точках пространства соответственно магнитное и электрическое поля, эти оба oсвязанных между собой поля распространяются в виде единого ЭМП. ЭМП характеризуются частотой колебаний f (или периодом T = 1/f), амплитудой Е ((или Н) и фазой φ, определяющей состояние колебательного процесса в каждый момент времени. Частоту колебаний выражают в герцах (Гц), килогерцах (1 кГц = 103 Гц), мегагерцах (1 МГц = 106 Гц) и гигагерцах (1 ГГц = 109 Гц). Фазу выражают в градусах или относительных единицах, кратных я. Колебания электрического (Е) и магнитного (Н) полей, составляющих единое ЭМП, распространяются в виде электромагнитных волн, основными параметрами которых являются длина волны (λ), частота (f) и скорость распространения v. Формирование волны происходит в волновой зоне на расстоянии больше H от источника. В этой воне Е и Н изменяются в фазе. На меньших расстояниях - в зоне индукции - Е и Н изменяются не в фазе и быстро убывают с удалением от источника. В зоне индукции энергия попеременно переходит то в электрическое, то в магнитное поле. Здесь раздельно оценивают Е и Н. В волновой зоне излучение оценивается в величинах плотности потока мощности - ваттах на квадратный сантиметр. В электромагнитном спектре ЭМП занимают диапазон радиочастот (частота от 3*104 Гц до 3*1012 Гц) и подразделяются на несколько видов (табл. 12).

Таблица 12. Виды электромагнитных полей
Таблица 12. Виды электромагнитных полей

В технике, промышленности, медицине наиболее широкое применение нашли ЭМП высокочастотного, ультравысокочастотного, сверхвысокочастотного диапазонов. В условиях космического полета источником ЭМП различных характеристик становится радио- и телевизионная аппаратура.

В основе биологического действия ЭМП на живой организм лежит поглощение энергии тканями. Его величина определяется свойствами облучаемой ткани или ее электрическими параметрами - диэлектрической постоянной (e) и проводимостью (σ). Ткани организма в связи с большим содержанием в них воды следует рассматривать как диэлектрики с потерями. Глубина проникновения ЭМП в ткани тем больше, чем меньше поглощение. При общем облучении тела энергия проникает на глубину 0,1-0,001 длины волны. В зависимости от интенсивности воздействия и экспозиции, длины волны и исходного функционального состояния организма ЭМП вызывают в облучаемых тканях изменения с повышением или без повышения их температуры.

При воздействии ЭМП сверхвысокочастотного диапазона (микроволны)1 на экспериментальных животных выявлено две группы эффектов - тепловые, сопровождающиеся повышением температуры тела, и нетепловые - без общей температурной реакции организма. Тепловые эффекты наблюдаются при достаточно интенсивных воздействиях (условно выше 10 мВт/см2). По мнению большинства американских исследователей, термический эффект является единственным механизмом биологического действия микроволн. Советские-исследователи признают существование специфического нетеплового действия. Эти эффекты наблюдаются при плотности потока мощностью меньше 10 мВт/см2.

При очень интенсивных воздействиях микроволн с повышением температуры тела на 4-5°С у лабораторных животных развивается характерная реакция: резкое учащение дыхания и сердцебиения, нарушение сердечного ритма, повышение артериального давления, генерализованные судороги. При достижении критического уровня температуры тела животное погибает. При несмертельных тепловых воздействиях наблюдаются изменения разных систем организма. В определенной последовательности развиваются характерные изменения неврологического и вегетативного статуса. Отмечаются разнообразные изменения биоэлектрической активности мозга, не всегда четко-связанные с характером и интенсивностью воздействия. На этом фоне изменяются реакции мозга на световые, звуковые и вестибулярные раздражения; Обнаруживается резкое угнетение условнорефлекторной деятельности. Очень существенно, что нарушения высшей нервной деятельности могут возник у потомства при облучении самцов или беременных самок. Наблюдаются изменения кровообращения и дыхания, направленные на усиление теплоотдачи - резкое учащение дыхания, сердечного ритма, расширение кожных сосудов и сосудов внутренних органов. При менее интенсивных и более длительных воздействиях АД после кратковременного повышения снижается, урежается сердечный ритм, возникают экстрасистолия и изменения на ЭКГ. Имеются данные о нарушении нейрогуморальной регуляции вегетативных функций. При облучении области живота возникают язвы желудка, тонкого и толстого кишечника. У собак отмечается угнетение секреторной функции. желудка и мочеотделения. В реакцию на микроволновое воздействие вовлекаются железы внутренней секреции - кора и мозговой слой надпочечников, щитовидная железа, половые железы, гипофиз, о чем свидетельствуют изменения содержания гормонов в биологических средах, некоторые функциональные пробы; морфологические данные. Изменения половых желез приводят к нарушению функции размножения.

Изменяется морфологический состав периферической крови и костного мозга. Снижается содержание эритроцитов, отмечается лейкопения или нейтрофильный лейкоцитоз, лимфоцитопения, эозинопения. Эффекты хронических воздействий микроволн неоднозначны. После длительных воздействий микроволн учащались случаи лейкозов.

Разнонаправленные изменения претерпевал процесс свертывания крови.

Определенные сдвиги отмечаются в обмене веществ. Снижается интенсивность окислительных процессов и связанный с ними энергетический метаболизм. Изменения углеводного обмена выражаются в повышении уровня сахара в крови, сдвиге сахарной кривой вправо, снижении уровня фосфора и молочной кислоты в крови. Нарушается белковый обмен - повышается содержание альфа-, бета- и гамма-глобулинов в сыворотке крови, а также обмен" нуклеиновых кислот, электролитов, витаминов.

Имеются указания на нарушения тканевой проницаемости, в частности гематоэнцефалического барьера, с которыми связывают изменения функции, мозга при микроволновых воздействиях. При интенсивных преимущественно локальных облучениях глаз возможно образование катаракт.

Воздействие микроволн нетепловой интенсивности вызывает реакции тех же систем организма, что и тепловые воздействия. Однако, эти реакции, как правило, остаются в пределах физиологических колебаний, выявляются преимущественно при хронических воздействиях.

Сведения о влиянии микроволн на организм человека получены главным образом при обследовании контингентов лиц, работающих в условиях воздействия ЭМП. Установлено, что наиболее чувствительны к воздействию нервная и сердечно-сосудистая системы. Обнаруживаются изменения эндокринной системы, обменных процессов, функции почек, желудочно-кишечного тракта, системы крови, органа зрения. Ряд исследователей предложили классификации сверхвысокочастотных поражений по основному клиническому синдрому и длительности контакта с источниками излучения. Предложено выделять "радиоволновую болезнь" как самостоятельную нозологическую единицу. Однако изменения, наблюдаемые при воздействии на организм человека микроволн низкой интенсивности, не специфичны, они являются адаптивными и укладываются в рамки физиологических колебаний. Кроме того, неубедительна связь некоторых симптомов с воздействием ЭМП, поскольку в производственной обстановке человек подвергается одновременно воздействию комплекса факторов.

В настоящее время введены нормативы, регламентирующие уровни микроволновых воздействий. Различные принципиальные подходы к механизму действия микроволновых излучений обусловливают различия в предельно допустимых уровнях воздействий, принятых в различных странах. В СССР в<диапазоне сверхвысоких частот они составляют >10 мкВт/см2, в США в качестве базовой нормативной величины принята 10 мВт/см2.

Влияние на организм низкочастотных ЭМП изучено значительно меньше. Известно, что воздействие ЭМП частотой 1-350 Гц влияет на нервную систему. В эксперименте наблюдаются маловыраженные и нестойкие нарушения двигательно-пищевых условных рефлексов, главным образом в виде растормаживания дифференцировок, торможение выработанного у животных инструментального навыка и условнорефлекторной реакции активного избегания у мышей в Т-образном лабиринте.

В зависимости от условий воздействия изменения биоэлектрических процессов в мозге характеризуются десинхронизацией биотоков коры больших полушарий, появлением медленных высокоамплитудных колебаний, либо увеличением числа медленных волн и веретен или увеличением частоты и амплитуды биопотенциалов, иногда появлением эпилептиформных разрядов. Воздействие импульсным ЭМП вызывает у кошек дремотное состояние или сон, появление на ЭКоГ веретен или синхронизированной медленной активности. При воздействии низкочастотных ЭМП отмечается реакция сердечно-сосудистой системы и дыхания - урежение дыхания, снижение АД, урежение сердечных сокращений, а также отклонение электрической оси сердца влево, увеличение систолического показателя, уширение желудочкового комплекса и интервала Q - Т, снижение вольтажа зубцов Р и R на ЭКГ.

Наблюдаются усиление прямых и рефлекторных парасимпатических влияний на сердце и изменения функции эндокринных желез. Гематологические сдвиги выражаются в увеличении числа эритроцитов в крови и содержания в них гемоглобина, умеренном увеличении числа ретикулоцитов, преимущественно нейтрофильном лейкоцитозе. При хронических воздействиях отмечаются сдвиги в системе свертывания крови - подавление тромбопластической и повышение антикоагуляционной активности крови, увеличение содержания фибриногена в крови. Изменяется обмен углеводов, белков, нуклеиновых кислот, азота. В зависимости от частоты ЭМП увеличивается или уменьшается содержание сахара в крови, изменяется гликолитическое превращение углеводов в некоторых органах. Снижается общее содержание белка в сыворотке, альбумина и глобулина (без изменений альбумино-глобулинового коэффициента). При локальных воздействиях увеличивается сосудисто-тканевая проницаемость.

ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЯ (ЭС) - раздражение электрическим током тканей организма в диагностических, лечебных и тренировочных целях. Имитируя физиологические эффекты нервных импульсов, ЭС оказывает не только управляющее, но и трофическое воздействие.

Раздражающий сигнал характеризуется видом (синусоидальный, импульсный), формой, длительностью импульсов и частотой.

ЭС оказывает мощное влияние на нервный аппарат, как локальное, так и распространенное; ЭС анальгезирует, вызывает локальную гиперемию, свидетельствующую о местном улучшении кровообращения. ЭС влияет на артериальный и венозный кровоток.

ЭС с успехом используется для укрепления мышечного аппарата, при нарушении осанки, плоскостопии, протезировании, первичной и вторичной мышечной атрофии, для создания "искусственного мышечного насоса" у больных в послеоперационном периоде, как средство борьбы с тромбообразовани--?М, для нормализации функции сердечно-сосудистой системы, моторно-секреторной деятельности желудочно-кишечного тракта, урогенитальной системы, для повышения спортивных показателей, предупреждения расстройств, связанных с гипокинезией, способствует регенерации нервов.

Разработаны аппаратура ("Тонус-2", "Тонус-3") и методики ЭС для космических полетов; они использовались самостоятельно или в комплексе с другими профилактическими средствами для поддержания мышечного тонуса, статической и динамической выносливости, предупреждения атрофии скелетных мышц, общей астенизации организма, ослабления вестибуло-вегетативной симптоматики.

ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЯ (Э) в космической медицине - изучение биоэлектрической активности мозга (регистрация, анализ данных и их функциональная интерпретация) применительно к задачам оценки состояния центральной нервной системы космонавтов в связи с профессиональной деятельностью. Регистрируемая с поверхности головы картина биотоков мозга - электроэнцефалограмма (ЭЭГ) дает ряд непосредственных характеристик активности нейронных ансамблей головного мозга (преимущественно коры больших полушарий) в естественных условиях.

Это - постоянно существующая так называемая спонтанная электрическая активность и особые электрические феномены, возникающие в мозге фазически в ответ на внешний стимул или при совершении действия (вызванные потенциалы или, точнее, "потенциалы, связанные с событием" - event - related potentials - ERP), а также динамика этих показателей при изменяющихся внешних и внутренних условиях мозговой деятельности. Э играет важную роль в отборе и экспертизе космонавтов, контроле и изучении состояний сна и бодрствования в условиях полета и наземных испытаний, объективной оценке установок, заинтересованности, ее направленности (состояния мотивационных процессов), выявления непредвиденных патологических состояний мозга и всего организма.

Законченной нейрофизиологической теории Э еще нет, но успехи в изучении мозга за последние 25 лет существенно продвинули вперед формирование такой теории, заложили ее фундамент. Можно считать установленной связь между волнами ЭЭГ и клеточными процессами (колебания мембранного потенциала, импульсные разряды): волны ЭЭГ являются результатом суммации относительно медленных электрических процессов в нейронах коры, обусловленных приходом к этим нейронам импульсных посылок и возникновением постсинаптических потенциалов; возникшее в результате суммации активности многих тысяч и миллионов нейронов электрическое поле, которое физически распространяется до поверхности головы и изменения которого регистрируются в виде ЭЭГ, может оказывать обратное воздействие на нейронные процессы, изменяя степень поляризации мембраны дендритов и управляя, таким образом, возбудимостью нейронов. ЭЭГ является результатом суммации закономерно возникающих клеточных процессов, и, следовательно, отражает деятельность определенной нейронной организации (функциональной системы), регулирующей работу нейронов коры и связанной по преимуществу с активностью образований ретикулярной формации ствола мозга и таламуса. В ЭЭГ детально отражаются состояния бодрствования и сна (см.) и их регулирование, активность мотивационных механизмов мозга, некоторые типологические характеристики этих процессов.

Биотоки мозга записывают с помощью радиоэлектронной усилительной аппаратуры (усилители переменного и, реже, постоянного тока) и безынерционных или малоинерционных регистрирующих устройств (чернильнопишущие, катодные, шлейфные осциллографы), скомпонованных для одновременной регистрации нескольких процессов в специальные приборы - электроэнцефалографы. Высокий коэффициент усиления (амплитуда колебаний ЭЭГ измеряется микровольтами) делает систему регистрации очень чувствительной к разнообразным маскирующим помехам, в первую очередь электрическому полю обычного сетевого тока. В связи с этим приходится экранировать, объект исследования в специальной камере или проходящие в помещении провода, либо оснащать электроэнцефалограф специальным устройством для погашения сетевой наводки. Особые требования предъявляются также к качеству отводящих электродов, их контакту с поверхностью головы, состоянию соединительных проводников. В условиях, с которыми имеет дело космическая медицина, когда резко возрастает продолжительность регистрации ЭЭГ и сигналы приходится передавать на большие расстояния, эти требования становятся особенно жесткими. Для космической Э потребовались особые электроды, обеспечивающие длительную безартефактную регистрацию, индивидуальные шлемы - электрододержатели, максимальное приближение к электродам предварительных усилителей с телеметрической передачей усиленных сигналов. Все эти технические проблемы практически решены.

Спонтанная электрическая активность мозга здорового человека представлена ритмами ЭЭГ, отличающимися по частотному, топографическому и функциональному признакам. В состоянии бодрствования (в покое с закрытыми глазами или при деятельности в стандартной обстановке) преобладает альфа-ритм 8-12 кол/с, максимально выраженный в теменно-затылочных отделах полушарий (амплитуда обычно 40-80 мкВ) и подавляющийся при воздействии разных стимулов, в первую очередь зрительных (реакция десин-хронизации, активации), и при засыпании. В последнем случае активация проявляется возникновением альфа-ритма. Несколько замедленный аркообразный альфа-ритм в центральных отделах полушарий, особенно подавляющийся проприоцептивным раздражением, иногда выделяют под названием роландического ритма (мю-ритм). У некоторых людей альфа-ритм плохо выражен и появляется только в период засыпания либо отсутствует вовсе ("плоские" ЭЭГ). Бета-ритм 13-35 кол/с в состоянии бодрствования представлен преимуществено в центрально-лобных отделах полушарий регулярными колебаниями малой амплитуды (до 15 мкВ); у ряда людей низкочастотный бета-ритм 13-18 кол/с преобладает и аналогичен альфа-ритму по топографии, амплитуде и реакции на стимулы. Выраженный бета-ритм нередко наблюдается в поверхностных стадиях сна и постоянно сопровождает сон средней глубины ("сонные веретена"). В переднецентральных отделах полушарий в состоянии бодрствования могут наблюдаться нечеткие низкоамплитудные (менее 30-40 мкВ) нерегулярные медленные волны 4-7 кол/с (тета-ритм) и 1-3 кол/с (дельта-ритм). В определенных стадиях нормального сна и при некоторых формах патологии головного мозга амплитуда этих волн резко возрастает (синхронизация), они могут принимать характер правильных ритмов и наблюдаться в разных отделах полушарий. Одним из характерных признаков мозговой патологии на ЭЭГ являются так называемые эпилептоидные проявления (острые волны, комплексы пик - волна и полипик - волна, пароксизмальные, внезапно возникающие, высокоамплитудные ритмы разной частоты).

Обычно ритмы ЭЭГ анализируются визуально по амплитудно-частотному и топографическому признакам, а также по реакции на функциональные тесты (предъявление одиночных и ритмических стимулов, выполнение физических и умственных заданий, фармакологические воздействия). Предложены разные математические методы анализа ЭЭГ, обычно с использованием автоматических устройств: частотный, корреляционный, фазовый анализ, определение статистического параметра асимметрии длительности фаз одиночных волн ЭЭГ, средней частоты экстремумов, распределения амплитуд и др. Информативность анализируемых с помощью этих методов характеристик ЭЭГ различна. Однако они не могут заменить визуальную оценку, а лишь дополняют ее. Возможно, что анализ ЭЭГ по совокупности многих признаков и с использованием вычислительной техники позволит существенно увеличить количество информации, получаемой при Э.

Потенциалы, связанные с событиями, в ЭЭГ представлены собственно вызванными потенциалами, волной ожидания (Е-волна, контингентная отрицательная волна - cnv) и так называемым оперантным потенциалом. Собственно вызванный потенциал является полифазным многокомпонентным колебанием, возникающим при воздействии внешнего стимула в соответствующей проекционной зоне полушария, а также в других отделах мозга, в частности, в области макушки (вертекс-потенциал). Вызванный потенциал имеет сложное происхождение, отражая как активацию внешним стимулом классических сенсорных систем, так и последующую обработку поступившей информации с участием так называемых неспецифических мозговых формаций (ретикулярная формация среднего и промежуточного мозга, некоторые, преимущественно срединные ядра таламуса, лимбическая система, ассоциативная кора). В вызванном потенциале принято выделять ранний (с латентным периодом до 50-100 мс) экзогенный компонент, состоящий из ряда волн разных амплитуд и фаз и отражающий восприятие физических качеств раздражителя, и эндогенный компонент, состоящий из волн с большим латентным периодом и связанный с процессами оценки субъектом значимости раздражителя, его вероятностной структуры, вниманием, ожиданием, принятием (решения. Эндогенный компонент может возникнуть и без экзогенного в условиях регулярно предъявлявшегося стимула. Волна ожидания - негативный сдвиг стойкого потенциала в центральной области полушарий, возникающий в ответ на сигнал подготовки к действию и исчезающий в момент начала действия. Амплитуда волны ожидания коррелирует с заинтересованностью (мотивацией) субъекта, его направленным вниманием, активным ожиданием сигнала, запускающего действие. Оперантный потенциал - совокупность относительно медленных положительно-отрицательных колебаний, регистрируемых в ЭЭГ моторной зоны соответствующего полушария непосредственно перед произвольным движением (отражающих процессы активного пуска программы действия - принятия решения), а также во t время и после него (реакция на проприоцептивную сигнализацию о движении). Регистрация и анализ вызванных потенциалов в связи с их относительно малой амплитудой и маскирующим влиянием спонтанной активности требуют для выделения сигнала из шума суммации на компьютере относительно момента предъявления стимула либо совершения действия.

Закономерные изменения спонтанной и вызванной активности на ЭЭГ в связи с динамикой состояния сна и бодрствования сделали Э в сочетании с регистрацией других физиологических процессов незаменимым методом изучения этих состояний в условиях космического полета, а также при исследовании влияния на сон факторов полета в наземных условиях и соответствующих корригирующих процедур. Очень важен контроль психофизиологических параметров, характеризующих внутреннее отношение космонавта к ситуации или к отдельным обстоятельствам в условиях полета. Анализ вызванных потенциалов, а также некоторых показателей спонтанной ЭЭГ, связанных с установочными, мотивационными процессами в мозге, позволяет осуществить такой контроль. ЭЭГ позволяет выявить непредвиденные патологические состояния мозга, в первую очередь сочетающиеся с нарушениями сознания (гипоксические состояния, эпилептический синдром разного происхождения и т. п.), информировать центр управления о случившемся и включить систему аварийного автоматического управления (т. е. реализовать один из видов биоэлектрического управления). Наконец, отражение на ЭЭГ типологических особенностей работы головного мозга позволяет использовать Э при отборе космонавтов, учитывая показатели спонтанной и вызванной электрической активности как при бодрствовании (например, не рекомендуется принимать в авиацию людей с "плоской" ЭЭГ), так и во сне, а также в разных ситуациях.

ЭМБРИОГЕНЕЗ (Э) - период индивидуального развития от оплодотворения яйцеклетки до завершения основных процессов органогенеза.

Эмбрионы лабораторных животных используются в различных экспериментах; тесты, характеризующие репродуктивную способность животных и особенности Э можно использовать для оценки влияния на организм различных экстремальных факторов внешней среды. При этом необходимо учитывать критические периоды Э - узловые точки с резким повышением чувствительности к гипоксии, охлаждению, перегреванию, ионизирующей радиации, наркотикам и др. Повреждающий эффект проявляется замедлением или остановкой развития, гибелью зародыша или возникновением разнообразных аномалий и уродств, иногда обнаруживаемых через значительное время после рождения.

Невесомость и гипергравитация могут быть интересным инструментом для изучения ряда принципиальных моментов биологии развития, в частности, для решения вопроса о том, определяет ли сила тяжести развитие организмов в земных условиях. Система мать - развивающийся плод представляет собой модель для изучения влияния невесомости на метаболизм, прежде всего на обмен кальция.

Эмбриологические эксперименты с яйцами рыб и бесхвостых амфибий проведены в условиях невесомости, при ее имитации на клиностате и при гипергравитации. Эффект воздействия был больше на ранних стадиях развития. Существует гипотеза о том, что одним из главных первичных механизмов действия измененной силы тяжести на процессы развития является нарушение нормального распределения различных фракций веществ в яйцеклетке.

Эксперименты с млекопитающими пока ограничиваются изучением эффектов гипергравитации. В экспериментах на неадаптированных животных, помещаемых на центрифугу (2 g) через несколько часов после спаривания, отмечено прерывание беременности на стадиях развития, предшествующих имплантации зародыша в стенку матки. В экспериментах с животными, до оплодотворения адаптированными к вращению на центрифуге, развитие зародыша в условиях гипергравитации не прекращалось, аномалии развития были,

незначительными или отсутствовали.

ЭМОЦИИ (от лат. emoveo - потрясаю, волную). В психологии - переживание человеком его отношения к окружающему миру и к самому себе, одна из форм отражения объективной действительности; в нейрофизиологии - активное состояние систем специализированных мозговых структур, побуждающее субъекта изменить поведение в направлении минимизации (ослабления, предотвращения) или максимизации (усиления, повторения) этого состояния. Качество, степень и знак эмоции (Э) определяются потребностью (П) и прогнозированием вероятности (возможности) ее удовлетворения на основе врожденного и ранее приобретенного опыта.

Низкая вероятность удовлетворения П делает Э отрицательными (страх, гнев, горе), возрастание вероятности удовлетворения П по сравнению с ранее имевшимся прогнозом придает Э положительную окраску (радость, воодушевление, удовольствие). Э, возникающее на базе высших социальных П человека, принято называть чувствами - интеллектуальными, эстетическими, нравственными (чувство долга, любовь к Родине и т. п.). Сильные, стремительно возникающие Э носят название аффектов; длительно сохраняющиеся эмоциональные состояния называют настроением. В зависимости от преобладания в данной Э активирующих или унетающих влияний на поведение субъекта Э определяют как стеническую или астеническую. Физиология конца XIX - начала XX века связывала Э преимущественно с изменением деятельности внутренних органов, с мобилизацией вегетативно-энергетических ресурсов организма. Начиная с 30-х годов, ученых все более занимает проблема зависимости Э от деятельности субъекта, от процессов приема, оценки и переработки мозгом информации, необходимой для организации предстоящих действий. И. П. Павлов считал, что Э возникают при сопоставлении сложившегося в мозгу внутреннего динамического стереотипа с сигналами, поступающими из внешней среды. Сходные представления были позднее развиты и экспериментально обоснованы в работах F. A. Hodge, D. О. Hebb, D. В. Lindsley, П. К. Анохина, П. В. Симонова, П. Фресса, А. Н. Леонтьева.

Путем раздражения мозга электрическим током через заранее вживленные электроды сначала у животных, а затем - по мере развития нейрохирургии - и у человека были выявлены системы мозговых структур, ответственные за реализацию Э. Эти системы имеют свои представительства главным образом в новой коре, в лимбических образованиях (гиппокамп, миндалина) и в гипоталамусе.

Возникая при низкой вероятности удовлетворения П, отрицательные Э играют роль механизма, в определенной мере компенсирующего недостаток средств, которыми располагает субъект. Помимо мобилизации вегетативно-энергетических ресурсов организма они ведут к предположительному реагированию на широкий круг сигналов, могущих оказаться значимыми (эмоциональные доминанты), изменяют пороги восприятия, активируют память, побуждают к дополнительному общению (эмоциональная экспрессия -

I мимика, голос и т. п.). Иную роль играют положительные Э, для возникновения которых необходимо сочетание П с растущей вероятностью ее удовлетворения. Стремление к повторному переживанию положительных Э "побуждает живые существа активно нарушать установившееся "равновесие с окружающей средой", активно искать новые, еще неудовлетворенные П и новые способы их удовлетворения. Если отрицательные Э преимущественно служат самосохранению живых систем (особи, потомства, группы), то положительные Э содействуют их саморазвитию в процессе освоения новых сфер действительности.

Положительные и отрицательные Э человека не имеют самостоятельной социальной ценности. Последняя целиком определяется социальным значением той П, того мотива, на базе которых возникает данное эмоциональное состояние. Ситуации, в которых удовлетворение важных для субъекта П оказывается хронически затруднено, порождают стойкое эмоционально отри-iнательное напряжение - эмоциональный стресс, способствующий развитию неврозов и психосоматических заболеваний (ишемическая болезнь сердца, гипертония, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки).

Хотя эмоциональная реактивность человека в известной мере зависит от его индивидуальных (типологических) особенностей, решающее значение для формирования эмоциональной сферы принадлежит правильному воспитанию, особенно в раннем детском возрасте. Богатый мир эмоций, отражающий разнообразие социально ценных мотиваций, характеризует продуктивную, гармонически развитую личность.

Космический полет содержит все условия, располагающие к возникновению достаточно сильных положительных и отрицательных Э. Во-первых, это связано с высокой степенью мотивации космонавта. Многообразные мотивы ответственности за успех, жажда познания, стремление к достижению поставленных целей, а в ряде случаев - забота о безопасности экипажа и благополучном завершении полета служат основой для эмоционального напряжения. Уровень Э. может динамически изменяться в соответствии с переходом максимума профессиональной ответственности и роли лидера от одного члена экипажа к другому.

Во-вторых, космический полет неизбежно содержит в себе элементы прагматической неопределенности, новизны, необходимости альтернативных решений, т. е. компоненты той "информационной составляющей", которая определяет прогностическую вероятность успешности действий, степень риска и поэтому так важна для генеза Э (первый выход в Космос, посадка на Луну). Уменьшение степени риска за счет поступления дополнительной прагматической информации приводит к понижению уровня Э. (повторное участие в полете экипажа корабля "Союз-8") по сравнению со сходными ситуациями (полеты кораблей "Союз-6", "Союз-7").

Специфические особенности афферентации во время космического полета определяются такими его факторами как информационное голодание, гиподинамия, невесомость. Основным источником эмоционального стресса при сенсорной депривации, связанной в основном с ограничением количества значимых сигналов, служат потеря контакта с действительностью, смешение следов памяти с наличными ощущениями, усиление внутренних монологов, дезориентация в пространстве и времени. В наибольшей мере ухудшается выполнение заданий, требующих воображения и оценки ситуации. Целям преодоления сенсорного голода служат активное выполнение космонавтом полетного задания, приток дополнительной информации, поддерживающей интерес к полету, связь с соратниками, организация творческого досуга и т. п.

Как и сенсорная депривация гиподинамия становится существенным фактором при длительных космических полетах. Чрезмерное ограничение двигательной активности приводит в психофизиологическом плане к нарушениям умственной деятельности и ломке динамических стереотипов, вызывая тем самым нежелательные Э. Вот почему вопросам обеспечения минимально необходимых жилых объемов и бортового физического тренинга уделяется большое внимание.

Невесомость приводит к сложным нарушениям пространственного анализа, скорость и четкость двигательных реакций изменяются при этом сильнее, чем при умеренных перегрузках. Вначале невесомость вызывает ощущение падения и страха, сменяющегося чувством радости, или, наряду с отсутствием острых Э страха и радости, возникновение иллюзий перевернутого полета, положения на боку и т. д., сопровождающихся симптомами укачивания (см. Невесомость).

Влияние Э. на деятельность в общих чертах подчиняется правилу Джеркса-Додеона (Yerkes-Dodson). Согласно этому правилу для каждого вида действий существует оптимальный уровень эмоционального напряжения, при котором данная деятельность протекает наиболее успешно. Если малый уровень активации ухудшает качество действий, восприятие и опознание значимых сигналов, ведет к отвлечению внимания и дремоте, то чрезмерная Э. дезорганизует целенаправленную деятельность. Эмоциональное напряжение наряду с другими факторами полета, существенно влияет на продолжительность и внутреннюю структуру сна космонавтов, служит предпосылкой трудного засыпания.

Имеющая важное значение зависимость эффективности деятельности от качественной стороны Э изучена мало. Можно лишь отметить, что наибольших успехов добивается человек, испытывающий положительные эмоции, вызванные самим процессом преодоления препятствий и связанные с удовлетворением потребности к творчеству. Недостаточно исследованы закономерности влияния деятельности космонавта на его эмоциональное состояние. Правильный и обоснованный выбор действий, служащий гарантией оптимального поведения в сложной обстановке, является главным условием устранения излишнего эмоционального напряжения.

Контроль за эмоциональным состоянием и профилактика эмоционального напряжения космонавтов служит целям предотвращения отрицательных влияний Э. и использования положительных свойств последних в интересах успешного выполнения поставленных задач. При всем своем значении профессиональный отбор и тренировки не могут заменить динамическую оценку состояния в процессе полета, позволяющую судить о текущих функциональных возможностях членов экипажа. Для оценки эмоциональной напряженности космонавтов используются результаты психофизиологического анализа поведенческих и профессиональных реакций, данные состояния дыхательной и сердечно-сосудистой систем, характеристики речевого сигнала, поступающего по штатным каналам связи между экипажем и Землей.

Из вегетативных параметров наиболее информативной и мало подверженной техническим помехам передачи оказалась частота сердечных сокращений. Вместе с тем этот показатель требует контактных датчиков для регистрации и существенно зависит от физической, гравитационной, операторской и других нагрузок. Метод анализа речи свободен от указанных недостатков. Он обладает достаточной помехоустойчивостью, скрытностью регистрации, не нуждается в контактных датчиках, что избавляет космонавта от физического и психологического дискомфорта, позволяет дифференцировать эмоциональное и физическое напряжение и определять степень и знак самой Э.

Методы профилактики нежелательного эмоционального напряжения определяются его зависимостью от потребностей и дефицита прагматической информации, служащей основой прогнозирования вероятности достижения цели. Рациональная подготовка космонавтов требует, с одной стороны, воспитания мотивов, связанных со стремлением к победе, с уверенностью в успешном выполнении задания, со стремлением к совершенствованию своего профессионального мастерства и т. п., а с другой - максимального насыщения прагматической информацией путем овладения разнообразными навыками, необходимыми в полете. Избыточная информация, препятствуя возникновению отрицательной Э., способствует ее замене положительными Э. уверенности, присутствия духа, радости преодоления встретившихся трудностей.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАТРАТЫ (33) - количество энергии в килоджоулях, расходуемое человеком на разные виды деятельности.

Изучение ЭЗ человека за сутки в период наземных испытаний или во время полета представляет особый интерес, поскольку позволяет определить нагрузку на системы жизнеобеспечения (см.) космического объекта, рассчитать энергетическую стоимость рабочего цикла космонавта, оценить пищевой рацион.

В наземных испытаниях в макете космического объекта ЭЗ человека определяются общепринятыми в физиологии труда методом непрямой калориметрии на основании анализа выдыхаемого воздуха и последующим расчетом дыхательного коэффициента.

В космическом полете непосредственное исследование газообмена космонавта весьма затруднено, что потребовало применения различных расчетных методов, основанных на изменениях частоты пульса, температуры тела, объема дыхания космонавтов и т. п.

В полете космического комплекса "Союз" - "Салют" ЭЗ членов экипажа определяли расчетным методом, основанным на изменениях рСО2 в обитаемых отсеках корабля.

Как показали проведенные исследования, ЭЗ космонавтов по расчетам составили 2600-3100 кДж/сут, при потреблении кислорода в среднем 23-26 нл/ч. ЭЗ были выше при выполнении космонавтами ремонтных работ, переносе аппаратуры и оборудования, во время экспедиций посещения. В такие дни ЭЗ космонавтов доходили до 3300-3500 кДж/сут при потреблении кислорода 28-32 нл/ч, что свидетельствовало о высокой работоспособности космонавтов на протяжении всех этапов полета.

предыдущая главасодержаниеследующая глава

















© Злыгостев Алексей Сергеевич, 2011-2019
При использовании материалов сайта активная ссылка обязательна:
http://anfiz.ru/ 'AnFiz.ru: Анатомия и физиология человека'