Термостат млекопитающих и человека

Ни одна контролируемая электронным путем система кондиционирования воздуха не поддерживает так совершенно постоянную температуру в помещении, как естественное "центральное отопление" теплокровных млекопитающих и человека. Без этого автоматического регулирования температуры мы были бы неспособны постоянно поддерживать температуру около 37°С, независимо от того, лето сейчас или зима, находимся ли мы на полюсе или в Сахаре. "Регулируемое "центральное отопление" является одним из самых фантастических завоеваний в процессе эволюции позвоночных", - утверждает западногерманский биолог Витус Дрёшер. Для согревания тела необходимы три фактора: топливо, эффекторы и термостат. В отношении определения топлива и эффекторов биология не знала особых проблем. Процесс органического сгорания был хорошо выяснен еще в начале века. Самые трудные вопросы возникают в связи с термостатом. В общих чертах было известно, что он состоит из одного или нескольких термометров и из контролирующего центра, который сравнивает желаемую температуру с зарегистрированными значениями и подает эффекторам при каждом отклонении соответствующие приказы. Исходя из исследований мозга грызунов, после 1955 г. было установлено, что этот саморегулирующийся термостат находится в гипоталамусе, в зоне головного мозга, находящейся в непосредственном соседстве со всеми командными постами, которые получают от него ряд указаний, например, относительно регулирования крови в артериях, что является основным фактором для обеспечения постоянства температуры.

До 1960 г. были большие сомнения относительно размещения "термометров", которые передают информацию термостату. Неуверенность объяснялась ошибочными взглядами на характер чувственного восприятия. Считалось, что термометрами могут быть только клетки, чувствительные к теплу. Но поскольку к холоду или к теплу чувствительна только наша кожа, а не внутренности, был сделан вывод, что чувство тепла проявляется на поверхности тела. Вследствие этого считалось, что контролирующий пост гипоталамуса должен в той или иной форме сообразовываться с температурой кожного покрова. Заблуждение заключалось в представлении, что мы всегда автоматически осознаем стимулы, воспринимаемые чувственными клетками. Разве внутренние органы не воспринимают тепло и не передают результаты измерений непосредственно в центр терморегулирования без того, чтобы мы осознавали это? Выяснение этой проблемы представляло бы огромный интерес как для физиологии, так и для нейрокибернетики. Ясный ответ был дан только в 1960 г. немецким медиком Т. Т. Бенцигером, в то время директором научно-исследовательского института военно-морских сил США в Бетесде.

Закрывшись, как подопытная морская свинка, в изолированной металлической кабине и подвергнув себя ряду сложных анатомо-физиологических тестов, после сотен опытов, зачастую опасных, он открыл, наконец, искомое в течение ряда лет место расположения термостатического термометра. Он находится на периферии термоконтролирующего центра, тоже в гипоталамусе, примерно в центре головы. Там термометр втиснут между изгибами двух артерий, снабжающих кровью весь мозг. Он сообщает температуру потока крови находящемуся непосредственно рядом контролирующему центру. Если температура в самой незначительной мере превышает норму, контролирующий центр отдает приказ нейрогормональным путям сбросить избыток тепла или путем расширения сосудов кожи, или воздействуя на потовые железы. Если температура тела несколько ниже нормы, двигательные центры в частности мышечных клеток получают больше питания из резервов и кислорода с тем, чтобы они производили больше внутреннего тепла. Если механизм терморегулирования больше не функционирует, организм умирает или от холода, или от перегрева.

В 1964 г. Рудольф Тауер, прикладывая к пищевому тракту подвергшихся анестезии собак мешочки с холодной водой или льдом, получил двигательные органические реакции для восстановления нормальной температуры (вздрагивание, Дрожь). Тем самым он доказал, что организм снабжен не одним лишь внутренним термометром.

Этот вывод подсказал множество интересных приемов как в области медицины, так и в области кибернетики. Самым важным из них является охлаждение тела до температуры 34,5°С, когда центр термоконтроля отказывается функционировать. Пульс снижается до 40 ударов в минуту, боль и вся чувственная восприимчивость исчезает. В этих условиях проводят операции без анестезии, без боли, без очень больших потерь крови. Если снизим температуру до 27°С, дыхательные движения прекращаются, пульс становится едва ощутимым, органические функции сокращаются на 70-80%, человек впадает в состояние анабиоза, в которое впадают зимой некоторые млекопитающие. Состояние искусственной зимней спячки человека является одним из стремлений медицины и кибернетики. Сократив до минимума органические функции, человек меньше потребляет и может увеличить в три или в четыре раза средний биологический возраст (70 лет). Таким образом, говорят специалисты по космической биологии, космонавты могут лучше справляться с полетами продолжительностью в несколько лет или десятков лет, которые требуют огромных запасов пищи и часто всей человеческой жизни на земле. В охлажденном организме болезни прекращают или замедляют до максимума свое развитие. Поэтому в США, например, очень богатые люди, страдающие неизлечимыми болезнями, такими, как рак, подвергают себя режиму зимней спячки с тем, чтобы пережить время в надежде, что через несколько лет будет открыто эффективное средство лечения и они будут подвергнуты реанимации и вылечены.