Вестибулярный аппарат-орган положения тела в пространстве

Вестибулярный аппарат-орган положения тела в пространстве

Несколько барьеров преграждают челове­честву путь в космос. Многие из них — тех­нические и биологические — можно преодо­леть на Земле.

Физиологи тренируют космонавтов, готовят их к перегрузкам, радиобиологи устанавливают на Земле допустимую, безвредную дозу радиоактивного облучения, астрономы и астрофизики рассчитывают такую трассу полета, чтобы кос­мический корабль не вошел в радиационный пояс Земли, а инженеры строят корабль так, чтобы космонавт был защищен от радиации.

Но вот один барьер на Земле преодолеть никак нельзя. Это невесомость. Для экспери­ментов с состоянием невесомости физиологу не обойтись без космических полетов. На самоле­тах удалось продлить невесомость до 90 секунд — рекорд прославленного летчика-испытателя Г. Мосолова. Наши космонавты находились в состоянии невесомости продолжительное вре­мя, но могли бы находиться и гораздо дольше. В будущих далеких космических полетах кос­монавты будут месяцами или даже годами жить в состоянии невесомости.

Что же такое невесомость и, наоборот, весо­мость — чувство тяжести, с точки зрения физио­лога? Где орган этого удивительного чувства, от которого никто не может избавиться на Земле? Что «заведует» ориентацией тела в трехмерном пространстве, том самом, в котором мы все живем и которое имеет 3 измерения — высоту, длину, ширину? Точная ориентация в простран­стве обеспечивается согласованной работой зре­ния и слуха, информацией, поступающей посто­янно от проприорецепторов (о них вы прочтете дальше). Но главный орган чувства равновесия, положения тела в пространстве, — это вестибулярный аппарат. Его с осо­бой тщательностью исследует космическая фи­зиология и медицина, так как от него во многом зависит нормальное состояние космонавтов в полете.

Вестибулярный аппарат находится во внут­реннем ухе, там же, где улитка — орган слуха. Помните, мы рассказывали о лабиринте во внутреннем ухе? Именно в нем находятся три полукружных канала и отолитовый аппарат.

Полукружные каналы расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и за­полнены полупрозрачной студенистой жидкостью. При всяком перемещении тела или головы в про­странстве, особенно при вращении тела, в этих полукружных каналах смещается жидкость.

Внутри каналов находятся чувствительные волоски, погруженные в жидкость. Когда при движении жидкость смещается, она надавли­вает на волоски, те немного сгибаются, это мгновенно вызывает возникновение импульсов в окончаниях вестибулярного нерва.

Отолитовый аппарат воспринимает не вра­щательные движения, как полукружные каналы, а начало и конец равномерного прямоли­нейного движения, ускорение или замедление его, а также (для невесомости это главное!) из­менение силы тяжести.

Принцип работы отолитового аппарата — удивительного органа, специально восприни­мающего силу тяжести — гравитацию,— очень прост. Отолитовый аппарат состоит из двух маленьких мешочков, заполненных студени­стой жидкостью. Дно мешочков покрыто нерв­ными клетками, снабженными волосками. В жидкости взвешены маленькие кристаллики солей кальция — отолиты, размером от 1 до 11 мк в длину и от 2 до 5 мк в ширину. Они постоянно (ведь на них действует сила тяжести) давят на волоски, которые возбуж­дены, и все время рождают импульсы в вести­булярном нерве. От этого мы всегда ощущаем силу тяжести. При перемещении же головы или тела отолиты смещаются и мгновенно ме­няется давление на волоски — по вестибуляр­ному нерву в мозг поступает информация: «положение тела изменено».

Только в космическом полете, когда сила тяжести исчезла, отолиты взвешены в жидкости отолитового аппарата и перестают давить на волоски. Лишь тогда прекращается посылка в мозг импульсов, сигнализирующих о поло­жении тела в пространстве относительно центра тяжести, — наступает состояние невесомости.

В невесомости исчезает чувство земли, чув­ство тяжести, к которому за миллионы лет приспособился организм животных и человека.

Невесомость на земле создать невозможно. В глубинах вод океанов и морей, где зародились первые живые частички протоплазмы, сила тя­жести была минимальна. Нежные организмы были защищены от земного тяготения. Но когда первые животные вышли из воды на сушу, они вынуждены были приспособиться к земному тяготению. Нужно было точно знать о положе­нии тела в пространстве, им стал необходим совершенный вестибулярный аппарат. Когда мы плаваем, то, конечно, сила тяжести распре­делена неравномерно по всему телу, но о неве­сомости не может быть и речи: кристаллы давят на волосок и отолитовый аппарат работает.

Чтобы имитировать длительную невесо­мость, один американский врач даже помещал человека, тело которого было покрыто метал­лическими пластинками, в сильное магнитное поле. Человек повисал в воздухе. А в древ­ности знали любопытнейший способ избав­ляться от тяжести тела, устраивать себе мяг­кое ложе: человек ложился в сырую глину, которая затем застывала и при­нимала очертания тела. Это гли­няное ложе было мягче любой перины, так как тяжесть зем­ного притяжения воспринимала почти вся поверхность тела. Но все эти способы древние и но­вые не могут «уравновесить» силу тяжести, выключить ве­стибулярный аппарат — «весы организма». Отолитовый аппа­рат может быть отключен толь­ко в космосе, но организм при­вык к силе тяжести. Поэтому еще К. Э. Циолковский первым выдвинул идею защиты от не­весомости в космосе — создание на космическом корабле искус­ственно силы тяжести за счет центробежной силы. Все уче­ные сходятся на том, что если создавать такую «космическую тяжесть», то она должна быть в несколько раз меньше земной.

Сейчас, после полетов наших космонавтов, ясно, что в условиях невесомости жить и рабо­тать можно.

Для спортсменов, летчиков, моряков и осо­бенно для космонавтов нормальная работа вестибулярного аппарата исключительно важ­на. Ведь им в очень трудных условиях прихо­дится определять положение своего тела в про­странстве. Изучением работы вестибулярного аппарата занимаются физиологи во многих «космических центрах» мира. Между прочим, и врач-космонавт Борис Егоров особое внима­ние в полете уделял наблюдениям за работой вестибулярного аппарата.