Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Физика / Научные работы / Исследовательская работа "Электричество в живых организмах"
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Физика

Исследовательская работа "Электричество в живых организмах"

библиотека
материалов

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ














Электрические процессы в живых организмах


Авторы: Залипаев Алексей Иванович, студент 1 курса

Боголюбова Александра Евгеньевна , студентка 1 курса

Руководитель: Мокрова Ирина Иннокентьевна, преподаватель физики

Образовательная организация: ГБПОУ Московский технологический колледж

















2015г

г.Москва


Содержание

Введение.

1. История открытия животного электричества

1.1. Открытие Луиджи Гальвани

1.2.История изобретения первого источника постоянного тока

2.Электрические токи в живых организмах

2.1. Электрические рыбы

2.1.1.Электрический угорь

2.1.2.Электрический сом

2.1.3.Электрический скат

2.1.4.Слабоэлектрические рыбы

2.2. Электрические явления в мире растений

2.3. Эффекты действия токов в теле человека

2.3.1.Общая характеристика действия тока на тело человека

2.3.2.Открытие лейденской банки

2.3.4.Первые исследования действия тока на тело человека

2.3.5. Действие зарядов лейденской банки на человека

2.3.6. Изобретение дефибриллятора постоянного тока

2.3.7. Электролечение

2.3.8.Метод Фолля

Заключение























Введение

С давних времен человек пытался понять явления в природе. Много гениальных гипотез, объясняющих происходящее вокруг человека, появилось в разное время и в разных странах. Мысли греческих и римских ученых и философов, живших еще до нашей эры: Архимеда, Евклида, Лукреция, Аристотеля, Демокрита и других — и сейчас помогают развитию научных исследований.

Способность некоторых животных вырабатывать электричество известно давно. Но природа проявления электрических явлений в живых организмах стала объектом наблюдения двести лет назад. И до сих пор некоторые явления, происходящие в живых организмах, недостаточно изучены. В нашей работе мы попытались систематизировать случаи проявления электрических взаимодействий в животной и растительной среде, проследить историю создания лейденской банки и ее дальнейшее использование в медицине.




























1. История открытия животного электричества

1.1. Открытие Луиджи Гальвани

Всем известно что электричество вошло в нашу жизнь благодаря животным. С электрическими явлениями древние египтяне были знакомы еще четыре с половиной тысячи лет назад. Об этом свидетельствует надгробный памятник в Соккаре, на котором изображен электрический сом, живущий в верховьях Нила. Но лишь в  1780 году итальянский профессор анатомии Луиджи Гальвани обнаружил, что электрические разряды заставляют подергиваться конечности мертвой лягушки. Это событие произошло отчасти случайно. Рассказывают, что синьоре Гальвани , жене болонского профессора анатомии, приходилось самой ходить в мясную лавку, где продавались и лягушачьи окорочка. История утверждает, что лягушачьи лапки, развешанные гроздьями на медных крючках, прикрепленных к железным перекладинам, поразили воображение синьоры Гальвани. К ее великому удивлению и ужасу, отрезанная лапка лягушки, касаясь железа, вздрагивала, точно живая. Утверждают, будто синьора так надоела мужу, рассказывая о напугавшем ее явлении, объясняя его близостью мясника с нечистой силой, что профессор решил провести наблюдения за лягушками у себя дома

В один из осенних вечеров 1789 г. итальянский естествоиспытатель и врач Луиджи Гальвани (1737-1798) делал опыты над мышцами лягушки. Особенно его интересовало действие на мускулы ног животного электрических разрядов, которые получали тогда от электрофорной машины. Препарированная лягушка (со снятой кожей) подвешивалась на медном крючке. Как только в мышцу конечности пропускали электрический разряд, мышца вздрагивала, сокращалась, лапка подпрыгивала.

Каково же было удивление ученого, когда он заметил, что сокращение мышц происходит и без воздействия электрических разрядов, а просто от соприкосновения с ножом, скальпелем или железной проволокой. Явление казалось загадочным.

После долгих поисков ему удалось доказать, что лапка лягушки сокращается и без всякого соприкосновения с металлом. Из тщательно поставленных опытов был сделан неоспоримый вывод, что в животных тканях образуется и собственное электричество. Классические опыты Гальвани сделали его отцом электрофизиологии. Гальвани, осуществив ряд экспериментов, пришел к выводу о существовании нового источника и нового вида электричества. Его привели к такому выводу опыты составления замкнутой цепи из проводящих тел и металлов (лучше всего по признанию самого учёного было использовать разные металлы, например железный ключ и серебряную монету) и лягушечного препарата.

После долгих научных изысканий Гальвани предположил, что мышца является своеобразной батареей лейденских банок, непрерывно возбуждаемой действием мозга, которое передается по нервам. Именно так и была рождена теория животного электричества, именно эта теория создала базу для возникновения электромедицины, и открытие Гальвани произвело сенсацию.

1.2.История изобретения первого источника постоянного тока

Вскоре этими вопросами заинтересовался другой итальянский ученый Алессандро Вольта (1745-1827).Вольта провёл ряд опытов и показал, что наблюдаемые явления связаны с наличием замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных металлов и жидкости. Вольта считал причины «гальванизма» физическими, а физиологические действия – одними из проявлений этого физического процесса. Проведя опыты с разными парами электродов , Вольта установил, что физиологическое раздражение нервов тем сильнее, чем дальше отстоят друг от друга два металла в следующем ряду: цинк, оловянная фольга, олово, свинец, железо, латунь и т.д. до серебра , ртути, графита. Этот знаменитый ряд напряжений (активностей) Вольта и составлял ядро эффекта; мышца лягушки была лишь пассивным, хотя и очень чувствительным электрометром, а активными звеньями являлись металлы, от контакта которых и происходила их взаимная электризация.

Проводя многочисленные сравнительно-физиологические опыты, Вольта наблюдал у животных большую электрическую возбудимость нервов по сравнению с мышцами, а также гладкой мускулатуры кишечника и желудка по сравнению со скелетной. Он обнаружил (1792-1795) электрическую раздражимость органов зрения и вкуса у человека. Эти работы имели большое значение в истории методов физиологического эксперимента.

В 1800 г. Вольта изобрёл так называемый Вольтов столб – первый источник постоянного тока, состоявший из 20 пар кружочков из двух различных металлов, разделённых смоченными солёной водой или раствором щёлочи прослойками ткани или бумаги. Изобретение вольтова столба доставило Вольта всемирную славу и оказало огромное влияние не только на развитие науки об электричестве, но и на всю историю человеческой цивилизации. Вольтов столб возвестил о наступлении новой эпохи – эпохи электричества. Позднее такие элемен¬ты стали называть гальваническими.

Вольта был избран членом Парижской и других академий, Наполеон сделал его графом и сенатором Итальянского королевства. Именем Вольта названа единица электрического напряжения – вольт.

hello_html_a015e6b.pngрис.1.Вольтов столб

Установив это, ученый изобрел первую электрическую батарею постоянного тока – Вольтов столб, который состоял из 20 пар медных и цинковых кружков, разделенных картонными прокладками, смоченными кислотой. Положительным электродом в этой батарее служил кружочек из меди, отрицательным – кружочек из цинка. Позднее такие элементы стали называть гальваническими.

Предоставим слово современнику той поры - выдающемуся французскому ученому Араго, написавшему биографию Вольты:


"В начале 1800 года вследствие теоретических соображений знаменитый профессор придумал составить длинный столб из кружков: медного, цинкового и мокрого суконного. Чего ожидать заранее от такого столба? Это собрание, странное и, по-видимому, бездействующее, этот столб из разнородных металлов, разделенных небольшим количеством жидкости, составляет снаряд, чуднее которого никогда не изобретал человек, не исключая даже телескопа и паровой машины".

Он поставил следующий эксперимент: четырех своих помощников он поставил на смолу, чтобы изолировать от земли. Первому из стоящих велел взять в мокрую правую руку цинковую пластинку, а левой коснуться языка своего соседа. Тот, в свою очередь, должен был мокрым пальцем коснуться глазного яблока следующего. Третий и четвертый держали в руках свежепрепарированную лягушку. И кроме того, у четвертого в свободной мокрой руке была зажата серебряная пластинка. Когда серебро касалось цинка, язык второго чувствовал кислый вкус, в глазу у третьего вспыхивало световое пятно, лапки лягушки между третьим и четвертым начинали дергаться. Превосходный результат! Разве не доказывает он, что никакого "животного электричества" не существует? Все дело в контакте различных металлов.


После статьи в "Физико-медицинском журнале" в 1794 г., где он утверждал, что надо говорить не о "животном" электричестве, а об электричестве "металлическом", оставалось дожидаться только одного: появления технического устройства из металлов, генерирующего электрический ток. Но идеи подобного устройства у Вольты в то время не было. Прошло пять лет, наполненных опытами, дискуссиями, размышлениями, сомнениями. Но вот в самом конце 1799 г. Вольта изготавливает источник электрического тока из двух разнородных металлов, разделенных влажным телом. Это был вольтов столб.

В Парижской академии наук организовали специальную комиссию по изучению гальванизма. В нее вошли самые известные ученые. Они соорудили по описаниям вольтов столб и повторили все эксперименты итальянского исследователя перед его приездом. Погрузив один из концов "электродвигательного прибора" в воду и присоединив к другому его концу металлическую проволоку, академики засовывали руку в чашку с водой и одновременно прикладывали второй электрод к языку, к веку, к кончику носа или на лоб. В момент замыкания цепи следовал такой удар, что некоторые чуть не лишались языка. Но... наука требует жертв. Ощущения были настолько неожиданными! При наложении проволоки на веко создавалось ощущение вспышки. А когда два электрода от противоположных полюсов батареи вставляли в уши, в голове раздавался шум... "Это было нечто вроде треска или лопанья, как если бы кипело какое-то масло или вязкое вещество", - писал сам Вольта. Он полагал, что в дальнейшем его прибор сможет послужить медикам для излечения болезней. Другого применения гальваническому электричеству он не представлял.

После опытов Гальвани ученые заинтересовались и “животным” электричеством, как его назвал Дюбуа Реймон (1818-1896). И. М. Сеченов (1829-1905), А. Ф. Самойлов, Б. Ф. Вериго и другие русские физиологи внесли значительный вклад в изучение этого интересного явления. В 1881 г. И. М. Сеченов в спинном и головном мозгу лягушки обнаружил так называемые спонтанные (сами собой возникающие) электрические колебания.

В 1882 г. Знаменитый русский физиолог Н. Е. Введенский впервые в мире с помощью телефона услышал биоэлектрические токи, возникающие в мышцах и нервах человека.

По мере того как совершенствовались электроизмерительные приборы, электрические токи (или биотоки) обнаруживались у все большего числа животных и растений. Из отдельных работ выросла специальная научная дисциплина – электрофизиология.


2..Электрические токи в живых организмах


2.1. Электрические рыбы

Люди узнали про электрических рыб довольно давно: ещё в Древнем Египте для лечения эпилепсии использовали электрического ската, анатомия электрического угря подсказала Алессандро Вольте идею его знаменитых батарей, а Майкл Фарадей первым рассчитал мощность “батарей” электрического угря: она равна 15 заряженным лейденским банкам с общей рабочей поверхностью элементов – 2250 квадратных метров.

Несмотря на то что во времена Фарадея техника регистрации токов была несовершенна, его опыты оказались безупречными.Электроды, которые Фарадей прикладывал к голове и хвосту рыб, были подключены к соленоиду со стальной иглой. В момент прохождения по соленоиду импульса тока игла намагничивалась, и по магнитным полюсам на концах иглы ученый определял полярность исследуемых участков тела рыб.

Рыбы используют разряды:чтобы освещать свой путь;для защиты, нападения и оглушения жертвы; - передают сигналы друг другу и обнаруживают заблаговременно препятствия.

Сначала биологи обнаружили странное поведение небольшой пресноводной рыбки – американского сомика. Он чувствовал приближение к нему металлической палочки в воде на расстоянии нескольких миллиметров. Английский ученый Ганс Лиссман заключал в парафиновую или стеклянную оболочку металлические предметы, опускал их в воду и рыбка чувствовала металл. Действительно, оказалось, что рыбы имеют специальные органы, которые воспринимают слабую напряженность электрического поля.

Проверяя чувствительность электрорецепторов у рыб, ученые проводили опыт. Закрывали аквариум с рыбкой темной тканью или бумагой и водили рядом по воздуху небольшим магнитом. Рыбка чувствовала магнитное поле. Потом исследователи просто водили возле аквариума руками. И она реагировала даже на самое слабое, создаваемое человеческой рукой, биоэлектрическое поле.

Рыбы не хуже, а порой и лучше самых чувствительных в мире приборов регистрируют электрическое поле и замечают малейшее изменение его напряженности. Рыбы, как оказалось, не только плавающие “гальванометры”, но и плавающие “электрогенераторы”. Они излучают в воду электрический ток и создают вокруг себя электрическое поле.С помощью электрических сигналов рыбы могут даже особым образом “переговариваться”. Угри, например, при виде пищи начинают генерировать импульсы тока определенной частоты, привлекая тем самым своих собратьев. А если двух рыб поместить в один аквариум, частота их электрических разрядов сразу же увеличивается.

В настоящее время известно, что из 20 тыс. современных видов рыб около 300 способны создавать и использовать биоэлектрические поля. По характеру генерируемых разрядов такие рыбы делятся на сильноэлектрические и слабоэлектрические и воспринимающие

Сильноэлектрические

Слабоэлектрические

Воспринимающие

Электрический угорь до 600 в

Электрический сом до 350 В

Электрический скат

Рыба-нож

Рыба-слон

Акулы

большинство скатов

Коньки

большинство сомов

Веслонос


2.1.1.Электрический угорь

Электрический угорь — рыба из отряда гимнотообразных, единственный вид рода Electrophorus. Населяют реки северо-восточной части Южной Америки и притоки среднего и нижнего течения Амазонки.

Еще первые завоеватели Америки нашли свою смерть в непроходимых лесах и болотах Южной Америки. Но это не останавливало жадных до золота авантюристов. В джунгли отправлялись все новые и новые экспедиции.

Одному из таких отрядов удалось проникнуть в верховье Амазонки. Несколько месяцев плыли люди по реке, прежде чем достигли ее истоков. Дальше плыть стало невозможно, и отряд двинулся в джунгли по суше. Дорогу преграждали непроходимые заросли, страшные топкие болота. Все шло хорошо, пока отряд не достиг цепочки соединенных между собой мелких луж. Индейцы носильщики категорически отказались войти в воду. В глазах их отражался ужас. Европейцы никак не могли понять, в чем дело. Лужи были такие мелкие, что в них не могли прятаться ни крокодилы, ни гигантские анаконды. Гроза южноамериканских рек — рыбы пираньи также не могли здесь оказаться.

Один из европейцев пошел вперед, чтобы подать пример испуганным носильщикам. Но едва он сделал несколько шагов, как с нечеловеческим криком рухнул навзничь, точно сбитый с ног могучим ударом. Два товарища, бросившиеся ему на помощь, в ту же секунду оказались в грязи, опрокинутые все тем же невидимым противником. Лишь через час их спутники отважились осторожно войти в воду и вынесли на сушу пострадавших товарищей. Все трое остались живы, но продолжать путь отряд уже не мог. У жертв невидимого врага были парализованы ноги. К вечеру ноги понемногу начали двигаться, но только через несколько дней больные окончательно выздоровели. Отряд решил вернуться назад. Так впервые европейцы узнали еще об одной подводной электростанции, которая находится в теле довольно крупной рыбы – пресноводного угря. Теперь эти рыбы получили название электрических угрей. Размеры их 1,5 — 2 метра, а вес 15 — 20 килограммов. Живут они в мелких ручьях и болотах. Когда болота пересыхают, угри зарываются в ил, пока не наступит следующий сезон дождей.

. Кожа у электрического угря голая, без чешуи, тело сильно удлинённое, округлое в передней части и несколько сжатое с боков в задней части. Окраска взрослых электрических угрей оливково-коричневая, нижняя сторона головы и горла ярко-оранжевая, край анального плавника светлый, глаза изумрудно-зелёные. Питается угорь в основном, мелкой рыбешкой. Электрический угорь — опаснейшая рыба среди всех электрических рыб. . В тех местах, в которых живет угорь, чаще всего большой недостаток кислорода. Поэтому у электрического угря появилась особенность поведения. Под водой угри находятся около 2 часов, а потом выплывают на поверхность и дышат там в течение 10 минут, тогда как обычным рыбам достаточно всплывать на несколько секунд. Электрический угорь агрессивен. Может напасть без предупреждения, даже если никакой угрозы для него не существует. Если что-то живое попадет в зону действия его силового поля, то угорь не станет прятаться или уплывать прочь. Электрические органы помогают угрю искать добычу: он испускает сравнительно слабые электрические импульсы, напряжение которых не превышает 40 — 50 вольт; эти низковольтные разряды помогают ему находить мелких морских обитателей, которыми угорь питается. Кроме того, электрические угри способны воспринимать электрические разряды друг друга — во всяком случае, когда один из них ударом электрического тока парализует жертву, к добыче устремляются и другие угри..

Европейцы знакомы с электрическим угрем с 1729 года. Английский ученый Фарадей первым рассчитал мощность “батарей” электрического угря: она равна 15 заряженным лейденским банкам с общей рабочей поверхностью элементов – 2250 квадратных метров.

Несмотря на то что во времена Фарадея техника регистрации токов была несовершенна, его опыты оказались безупречными.

Электроды, которые Фарадей прикладывал к голове и хвосту рыб, были подключены к соленоиду со стальной иглой. В момент прохождения по соленоиду импульса тока игла намагничивалась, и по магнитным полюсам на концах иглы ученый определял полярность исследуемых участков тела рыб.

Приблизившись к преследуемой жертве, угорь разряжает свой парализующий удар, действие которого до того сильно, что в одно мгновение все рыбы и крабы в районе распространения этого удара опрокидываются навзничь и становятся неподвижными. Тогда он выбирает себе подходящую жертву и проглатывает ее с помощью сильного всасывающего движения, производящего явственный шум.

Обращение с электрическим угрем — дело довольно опасное. В Лондонском зоопарке угорь однажды сильно ударил электрическим током служителя, который его кормил. Другой угорь начал генерировать электрические разряды, когда его переносили в металлической коробке, и служителю пришлось бросить коробку на землю. Но только при непосредственном контакте удар угря оказывается смертельным; однако пловец, оказавшийся в воде недалеко от места разряда, может утонуть, находясь в состоянии шока. . Мясо электрического угря в Южной Америке едят. Но ловить его опасно. Один из способов ловли рассчитан на то, что угорь, разрядивший свою батарею, надолго становится безопасен. Поэтому рыбаки поступают так: в реку загоняют стадо коров, угри нападают на них и расходуют свой запас электричества. Прогнав коров из реки, рыбаки бьют угрей острогами.


Подсчитано, что 10 тыс. угрей могли бы дать энергию для движения электропоезда в течение нескольких минут. Но после этого поезду пришлось бы стоять несколько суток, пока угри восстановили бы свой запас электрической энергии. Почти 4/5 длины всего тела занято электрическими органами, которые тянутся от заднего конца полости тела до конца хвоста, и на них приходится треть общего веса. Электрический орган, студневидная ткань, разделенная соединительными перегородками, занимает большую часть тела этой удивительной рыбы: до 5/6 ее длины и 3/8 веса. Положительный полюс – у головы, отрицательный – у хвоста. Собственно, электрических органов у угря всего до полумиллиона – это миниатюрные клетки, производящие электричество, соединенные нервами последовательно, благодаря этому разряд трехметрового угря достигает 650 вольт. Электрические клетки-пластинки сложены столбиками, которые соединены между собой параллельно, что увеличивает общую силу тока до двух ампер, а мощность – до киловатта!

hello_html_70dc01dc.jpg

Рис. 2. Клетки угря под микроскопом

Электрические разряды угря различны в зависимости от назначения. Они подразделяются на импульсы покоя, поиска, лова и защиты. Угорь, спокойно лежащий на дне, не генерирует электрических сигналов. Если угорь голоден, он медленно плавает, регулярно посылая импульсы напряжением до 50 В и длительностью около 2 мс. Количество таких разрядов может сильно варьировать, а форма импульсов характеризуется пологим (постепенным) подъемом. Когда угорь обнаруживает добычу, частота и амплитуда импульсов резко увеличиваются. Он начинает испускать серии из 50—400 импульсов напряженностью 300—600 В, продолжительностью 0,6—2,0 с. Чем меньше добыча, тем выше частота следования генерируемых импульсов. Он посылает импульсы до тех пор, пока не приводит жертву в состояние наркоза. Этого достаточно что бы парализовать большинство рыб, и даже животное размером с лошадь.Между разрядами наступают продолжительные паузы, во время которых энергия восстанавливается.


hello_html_m60d86924.jpghello_html_241e730e.jpg

Рис.3.Электрический угорь

hello_html_m72e65bff.jpg

Рис. 4. Разряд электрического угря

Защитные импульсы угорь использует при встрече с врагом. В экспериментальных условиях они возникают, если угря потревожить палочкой. При этом рыба излучает серии редких импульсов высокого напряжения — обычно два (в некоторых случаях до семи) — и три поисковых импульса небольшой амплитуды.

2.1.2.Электрический сом.

Электрический сом (лат. Malapterurus electricus) — вид придонных пресноводных рыб из рода Malapterurus семейства Электрические сомы (Malapteruridae), обитающих в тропических и субтропических водоёмах Африки. Электрического сома причисляют к сильноэлектрическим рыбам.

hello_html_m1aa12047.jpg

Ритс.5.Электрический сом

Это довольно крупная рыба: длина отдельных особей превышает 1 метр. Масса крупной особи может составить 23 кг. Тело вытянутое. Голова несёт три пары усиков. Глаза маленькие, светящиеся в темноте. Окраска довольно пёстрая: тёмно-коричневая спина, буроватые бока и желтоватое брюхо. По телу разбросаны многочисленные тёмные пятна, грудные и брюшные плавники розовые, хвостовой плавник с тёмным основанием и широкой красной или оранжево-красной оторочкой. Спинного плавника у электрического сома нет. Грудные плавники не имеют колючек. Эти рыбы обитают в бассейне Ниле и реках Западной Африки. Электрические сомы представляют большую опасность для человека, чем электрические скаты. Электрические органы сома способны производить электрические разряды, напряжение которых достигает 360 вольт. Если человек дотронется до тела сома, то может мгновенно погибнуть. Существуют рассказы о том, что пойманная рыба, которая пролежала на воздухе несколько минут (заснувшая) может производить электрические разряды, которые способны парализовать взрослого человека.

У сома хвост заряжен положительно относительно головы. Напряжение и сила тока в отдельных импульсах разряда электрического сома длиной свыше 80см могут достигать 250В и 0,5А.

Залпы, производимые сомом при захвате и заглатывании мелкой добычи, относительно коротки — в среднем они состоят из 71 импульса. Продолжительность залпов и количество составляющих их импульсов увеличиваются, если сом атакует более крупную жертву. Так, сом длиной 16 см при захвате рыбы длиной 5,5 см генерирует залп в 1297 импульсов при средней продолжительности залпа 24,8 с. Таким образом, сом в каждом конкретном случае «выбирает» наиболее оптимальный режим разрядной деятельности.


hello_html_11a417a.jpg

Рис. 6. Разряд электрического сома

Напряжение разряда электрического сома в воде может достигать 350 В при силе тока в десятые доли ампера. Максимальная разность потенциалов при этом образуется между головой и хвостом рыбы. После относительно мощных разрядов его электрические органы нагреваются. Характер разрядов теснейшим образом связан с условиями среды (температурой, освещенностью, временем года) и состоянием самой рыбы.

Полярность электрических полей у сома и угря различна. Впервые структуру таких полей и направление в них тока определил в 1838 г. Фарадей. У многих рыб (гимнарха, рыбыножа, гнатонемуса) голова заряжается положительно, хвост – отрицательно, а вот у электрического сома, наоборот, хвост – положительно, а голова – отрицательно.




2.1.3.Электрические скаты

hello_html_1f1ce276.jpg

Рис.7..Электрический скат

Электрический скат упоминается во многих легендах, дошедших до нас из глубины веков; толкователи снов считали, что он предвещает близкое несчастье. Греки и римляне знали, что скат владеет источником какой-то странной энергии, и, поскольку электричество тогда не было известно, полагали, что источник ее — какое-то неведомое вещество. Существовало и еще одно поверье — будто скат, пойманный на бронзовый крючок, убивает забросившего снасть рыбака, причем смерть наступает от свертывания крови

Электрические скаты , обитающие и в умеренной, и в тропической зонах, способны создать на своих "электродах" напряжение до 50 вольт и выше; этого достаточно, чтобы убивать рыб и ракообразных, которыми питаются скаты. Электрический скат похож на гибкий блин с длинным и толстым хвостом. Охотясь, скат бросается на жертву всем телом и "обнимает" ее своими "крыльями", на концах которых находятся электрические органы. Объятие смыкается, "электроды" разряжаются — и скат убивает свою жертву разрядом тока.

Самый крупный из электрических скатов — это Torpedo nоbiliana, обитатель вод Северной Атлантики; в длину он достигает 1,8 метра, весит около 100 килограммов и способен создавать разность потенциалов в 200 вольт — этого достаточно, чтобы убить любое животное, оказавшееся в воде поблизости. Особая действенность электрического разряда в воде объясняется тем, что вода — хороший проводник электрического тока.

Скаты излучают разряды залпами, в каждом из которых насчитывается 2—10 и более импульсов. Продолжительность каждого 3—5 мс В отличие от электрического угря скаты не испускают слабых импульсов. В 1960 г. на выставке, организованной английским Научным королев¬ским обществом в честь 300-летия со дня его основания, среди загадок природы, которые человеку предстоит раскрыть, демонстрировался обычный стеклянный аквариум с находящейся в нем рыбой —электрическим скатом . К аквариуму через металлические электроды был подключен вольтметр. Когда рыба была в покое, стрелка вольтметра стояла на нуле. При движении рыбы вольтметр показывал напряжение, идостигавшее при активных движениях 400 В. Надпись гласила: "Природу этого электрического явления, наблюдавшегося задолго до организации английского королевского общества, человек разгадать до сих пор не может".

В момент излучения мощных импульсов как вне, так и внутри тела сильноэлектрических рыб проходят токи высокого напряжения. Почему же эти рыбы не подвергаются действию собственных разрядов? Подобная невосприимчивость объясняется тем, что в их теле находятся особые «электропровода» — участки, отличающиеся от соседних более высокой электропроводностью. Так, у мраморного электрического ската сопротивление участков кожи, покрывающих электрические органы, в 3—4 раза ниже, чем сопротивление участков кожи, покрывающих другие органы. Электрический ток в основном проходит через эти участки, почти не воздействуя на остальные.

В родной стихии скат не реагирует на разряды благодаря высокой электропроводности морской воды. Если же ската вынуть из воды, каждый разряд будет вызывать непроизвольное сокращение его мускулатуры.


2.1.4.Слабоэлектрические рыбы

Слабоэлектрические рыбы излучают серии почти непрерывных и ритмичных импульсов. Напряжение тока, генерируемого слабоэлектрическими рыбами, измеряется десятыми долями вольта. По характеру разрядов все эти рыбы могут быть подразделены на две группы.

К первой относят рыб, у которых разряды регулярные, монофазные, с относительно большой длительностью импульсов (2—10 мс). Частота следования импульсов варьирует от 60 до 940 в секунду. Среди рыб этой группы наиболее изучен гимнарх.

hello_html_1022f058.png

Рис.8 Гимнарх

Его разряды состоят из электрических импульсов, непрерывно следующих друг за другом с частотой приблизительно 300 импульсов в секунду. Импульсы гимнарха можно зарегистрировать и вне воды, если держать рыбу в воздухе, а электроды наложить непосредственно на кожу. Частота излучения электрических импульсов у гимнарха меняется только при изменении температуры воды (раздражение и физиологическое состояние не оказывают влияния). Наиболее четко проявляются разряды при температуре воды 28°.


hello_html_3c7ff353.jpg hello_html_m64413141.jpg

Рис.9.Электрическое поле гимнарха (вид сверху).Рис 10. Одиночные импульсы гимнарха

Излучаемые гимнархом разряды состоят из отдельных монофазных импульсов длительностью 1,3 мс с интервалами 2,3 мс (рис. 10). Хвост рыбы становится электроотрицательным относительно головы. Разность потенциалов, возникающих на хвосте и голове,— сотые доли вольта.

Каждый разрядный импульс образует вокруг гимнарха характерное электрическое поле (рис. 9), оно расположено горизонтально по оси тела. Поле у головы и хвоста рыбы несимметрично — вокруг головы более растянуто, что обусловлено расположением электрических органов на хвосте гимнарха.

Наиболее типичный и хорошо исследованный представитель этой группы — африканский слоник. Его разряды состоят из отдельных двухфазных синусоидальных импульсов, амплитуда и частота следования которых зависят от степени возбуждения рыбы и факторов окружающей среды: температуры, освещенности, солености воды, присутствия различных объектов (рис. 10). Частота следования импульсов колеблется от 5 до 50 в секунду.


hello_html_65d9701a.jpghello_html_m5b899ab6.jpg

Рис.11.Африканский слоник. Рис 12.Импульсы африканского слоника 


2.2. Электрические явления в мире растений

Электрические явления растений изучены на сегодняшний день недостаточно. Электрические импульсы растений — все еще весьма новая область исследований. В ней многое неизвестно, поэтому можно привести лишь одиночные примеры

Способность растений к опылению известно со времен Чарлза Дарвина. Одни цветки привлекают насекомых яркой окраской своих лепестков, другие - своим запахом, третьи имитируют образ привлекательных для спаривания насекомых... И вот новое открытие!

Группа ученых бристольской школы биологических наук (Bristol's School of Biological Sciences) под руководством профессора Дэниела Роберта (Daniel Robert) обнаружила, что у растений есть своя система электрических сигналов, которая помогает им привлекать опылителей.

Известно, что растения окружены слабым электрическим током и несут отрицательный заряд. Шмели же несут на себе положительный заряд до 220 вольт. Из-за трения в воздухе о частицы взвешенной пыли они теряют часть своих электронов, поэтому, при подлете к цветку, возникает лишь небольшая электрическая сила, которая может передавать определенную информацию.

Ученые поместили в стеблях полусотни петуний электроды и обнаружили, что, когда пчела приземляется на цветок, его заряд на несколько минут становится положительным. Исследователи предполагают, что таким образом растение сообщает другим пчелам, что его нектаром уже полакомились. С другой стороны ученые были удивлены тем, что главным привлекающим фактором для насекомых является вовсе не аромат цветка, а его электрическое поле. Это выяснилось в результате следующего эксперимента.

Шмелей запустили на площадку с искусственными цветами. Одни из них имели положительный заряд и были обработаны сахарозой (аналог нектара). Другие цветки были заземлены и имели горький "нектар".Первоначально шмели садились на цветки с электрическим зарядом и сахарозой. Когда искусственные цветки отключили от электричества, шмели стали садиться на "сладкие" и "горькие" цветки в произвольном порядке. К тому же, вероятно, электрическое поле цветка усиливает для насекомого и привлекательность окраски его лепестков. Ученые собираются доказать, что способностью к электрорецепции обладают не только шмели, но также бабочки и мотыльки.

Первые бесспорные доказательства существования электрических процессов в растительных тканях были получены в середине XIX в. Так называемые токи повреждения обнаружились в различных растительных тканях. Срезы листьев, стебля, клубней всегда заряжены отрицательно по отношению к нормальной ткани.Если разрезать яблоко пополам и вынуть середину, то оба электрода, приложенные к кожуре, не выявят разницы потенциалов. Если же один электрод приложить к кожуре, а другой перенести во внутреннюю часть мякоти, гальванометр отметит появление тока повреждения.

Выяснилось, что в момент гибели некоторых растительных тканей их потенциал резко возрастает. Индийский исследователь Бос соединил внешнюю и внутреннюю части зеленой горошины с гальванометром и затем нагрел ее до температуры 60 °С. При этом был зарегистрирован электрический потенциал 0,5 В!

Были открыты электрические ритмы растений. Если поместить кончик корня молодого бобового растения в воду и измерить разность потенциалов между корнем и наружной средой, то эта величина колеблется с периодом 5 - 20 мин, причем амплитуда колебаний уменьшается по мере удаления от кончика корня, а частота сильно зависит от температуры окружающей средыСпособность многих цветов и листьев складываться или раскрываться в зависимости от времени суток также обусловливается электрическими сигналами, представляющими собой потенциал действия. Закрытие листьев можно стимулировать искусственно с помощью электрического раздражения.

Известна реакция многих цветов на механические раздражения — выделение нектара. Оказалось, что при механическом раздражении некоторых частей цветка возникают электрические импульсы, передающиеся по железистым клеткам в проводящие пучки, и, достигая нектарника, стимулируют его деятельность. Реакция нектарника очень быстрая: выделение нектара начинается сразу же после того, как насекомое садится на цветок.

Движения листьев мимозы тоже управляются с помощью электрической системы сигнализации. Бос установил, что если сочленовую подушечку мимозы раздражать короткими импульсами электрического тока, ее реакция (механическое движение) будет не мгновенной, а с запаздыванием на 0,1 с. Такая скорость реакции сравнима со скоростью реакции многих животных. Время складывания листа составляет около 3 с. После непродолжительного покоя лист начинает подниматься. Возвращение листа в исходное состояние занимает около 16 с. Если последовательные раздражения осуществлять слишком часто, наступает утомление — как и при раздражении мышцы животного.


2.3. Эффекты действия токов в теле человека

Тело человека – хороший проводник электрического тока. Сопротивление тела человека при нормальном кожном покрове составляет 3 – 100 кОм. Безопасным является электрический ток, длительное прохождение которого не причиняет организму вреда и не ощущается человеком.

По технике безопасности величина силы тока не должна превышать 50 мкА.

Человек способен ощущать электрический ток от 1 мА. Опасным ток становится - 0,01А(переменный), 0,05А (постоянный ток).При таком воздействии током человек способен разорвать электрическую цепь. Если сила тока выше данных значений, то для человека ,это становится смертельно опасной Электропроводность кожи, через которую ток проходит главным образом по каналам потовых и отчасти сальных желез, зависит от трещин и состояния ее поверхностного слоя. Тонкая и особенно влажная кожа, а также кожа с поврежденным наружным слоем эпидермиса хорошо проводит ток. Наоборот, сухая огрубевшая кожа - весьма плохой проводник. Электрический ток, проходя через организм человека, возбуждает живые ткани организма. Степень возникающих изменений зависит от силы тока и его вида (переменный или постоянный).


Классификация токов по степени воздействия на человека

Воздействие, ощущение

Переменный, мА

Постоянный, мА


1. Предел ощущения (легкое покалывание)

0.6 – 1.2

5 – 8

Допустимый

2. Ощущаемый ток (острая боль, но можно оттолкнуть, отбросить токоведущую часть)

8 – 10

20 – 25


3. Не отпускающий (происходит судорожное сжатие мышц, человека необходимо отрывать от токоведущих частей)

20 – 25

50 – 80

Недопустимый

4. Фибриляционный электрический ток (смертельно опасный: нарушение работы сердца)

50 –100

250




2.3.2.Открытие лейденской банки


Лейденская банка— один из видов электрических конденсаторов ,называется иногда банкой Клейста. Его электрическое действие впервые было апробировано на человеке. Лейденская банка была изобретена почти одновременно немецким физиком Клейстом и голландским физиком Мушенбруком в 1745 - 1746 гг. Свое название она получила по имени города Лейдена, где Мушенбрук впервые проделал с ней опыты по изучению электрических явлений.hello_html_m24401273.jpg

Рис.13. Лейденская банка Рис.14..Первоначальная форма лейденской банки


Этот конденсатор имеет форму банки(рис.14), т. е. цилиндра с более или менее широким горлом или же просто цилиндра, обыкновенно стеклянного. Банка обклеена листовым оловом снаружи и внутри (наружная и внутренняя обкладки) примерно до 2/3 высоты и прикрыта деревянной крышкой, сквозь которую проходит проволока с цепочкой, частью ложащейся на дно банки, тоже оклеенное оловом внутри и снаружи. Такова была банка в первоначальном виде, когда ее устроил (1745) голландский физик Мушенброк и когда впервые испытал удар от разряда банки лейденский гражданин Кунеус. 

. hello_html_m14dc162e.jpg hello_html_m68178043.jpg

Рис.14 . Голландский физик Питер Мушенброк

Мушенбрук так описывал свое изобретение в письме к французскому ученому Реомюру: «Хочу сообщить Вам новый, но ужасный опыт, который не советую повторять. Я занимался изучением электрической силы. Для этого я подвесил на двух шелковых голубых нитях железный ствол, получающий электричество от стеклянного шара, который быстро вращался вокруг оси и натирался руками. На другом конце висела медная проволока, конец которой был погружен в стеклянный круглый сосуд, заполненный наполовину водой, который я держал в правой руке; левой же рукой я пытался извлекать из электрического ствола искру. Вдруг моя правая рука была поражена ударом с такой силой, что все тело содрогнулось, как от удара молнии.Несмотря на то что сосуд, сделанный из тонкого стекла, не разбивается и кисть руки обычно не смещается при таком потрясении, тем не менее локоть и все тело поражаются столь страшным образом, что я не могу выразить словами, я думал, что пришел конец».

В 1745 г. Эвальд Георг фон Клейст (1700 – 1748) уже 24-й год занимал должность декана (старшего священника) собора в маленьком городке Каммин в Померании. До этого он получил образование в университетах Лейпцига и Лейдена (Голландия), где обучался юриспруденции.

В свободное от служб в соборе время Клейст потихоньку ставил электрические опыты, используя в качестве источника электричества электростатическую машину. Однажды Клейст решил зарядить железный гвоздь. 11 октября 1745 г. он вставил его для изоляции в медицинскую склянку и поднес его к кондуктору работающей электростатической машины; спустя некоторое небольшое время гвоздь должен был зарядиться. Для того чтобы вытащить гвоздь из склянки, Клейст, держа склянку в одной руке, другой взялся за головку гвоздя и получил ощутимый электрический удар. Клейст наполнил склянку вначале спиртом, потом ртутью и повторил опыт. Удары усилились. Они приводили в содрогание всю руку и плечо.

Вскоре лейденская банка была усовершенствована: внешнюю и внутреннюю поверхность стеклянного сосуда стали обклеивать металлической фольгой(рис13). В крышку банки вставляли металлический стержень, который сверху заканчивался металлическим шариком, а нижний конец стержня при помощи металлической цепочки соединялся с внутренней обкладкой.

В июне 1772 года член Королевского общества и английского парламента сэр Джон Уолш приехал во Францию с лейденской банкой и дал местным рыбакам возможность ощутить прелесть ее физиологического воздействия, спрашивая при этом, схоже ли оно с воздействием нарковых скатов. Ответы были единодушно утвердительными. Воздействие ската передавалось через замкнутую цепь людей и прекращалось при малейших разрывах цепи или при включении в нее изоляторов.

За помощью в решении этого сложнейшего вопроса Джон Уолш обращается к самому легендарному физику Великой Британии - сэру Генри Кавендишу, человеку незадолго до этого экспериментально проверившему закон, который позже был назван именем Кулона. Кавендиш изготовил дипольную модель, имитирующую ската. Используя батарею из 49 лейденских банок, соединенных в семь параллельных столбов, удалось вызвать физиологический эффект от модели не только в воздухе, но и в морской воде.

Так в 1773 году Уолш с помощью Кавендиша доказал электрическую природу разрядов электрических рыб. Кавендиш предположил, что электрические органы представляют собой батарею из большого числа маленьких слабозаряженных лейденских банок. Описывая пути протекания токов в проводящей среде, он предложил идею силовых линий и первым изобразил электрическое поле ската.Одним из важнейших последствий изобретения лейденской банки явилось установление влияния электрических разрядов на организм человека, что привело к зарождению электромедицины это было первое сравнительно широкое практическое применена электричества, сыгравшее большую роль в углублении изучении электрических явлений.

Опыт Мушенбрука был преведен в присутствии французского короля аббатом Нолле. Он образовал цепь из 180 гвардейцев взявшихся за руки, причем первый держал банку в руке, а последний прикасался к проволоке, извлекая искру. «Удар почувствовался всеми в один момент; было курьезно видеть разнообразие жестов и слышать мгновенный вскрик десятков людей». От этой цепи солдат и произошел термин «электрическая цепь».

При проведении исследований с банкой было установлено (в 1746 г. англичанином Б. Вильсоном), что количество электричества, собираемое в банке, пропорционально размеру обкладок и обратно пропорционально толщине изоляционного стоя. В 70-х гг. XVIII в. металлические пластины стали разделять не стеклом, а воздушным промежутком — так, появился простейший конденсатор.

В 1746 г. профессор физики Лейпцигского университета Иоганн Генрих Винклер с большим энтузиазмом принялся повторять опыт с лейденской банкой . По окончании опыта он говорил, что у него были сильные конвульсии в теле и дважды кровотечения из носа, чего с ним прежде никогда не бывало. С его женой, тоже попробовавшей на себе действие зарядов лейденской банки, случилось то же самое.


2.3.4.Первые исследования действия тока на тело человека


Как мы видели выше, уже Мушенбрук, описывая изобретение лейденской банки, обратил внимание на сильное и необычное действие электрического разряда на человека.

Первые опыты по действию на тело электрического тока был выполнен племянником  Гальвани — Джованни Альдини. Прославился он тем, что смешал серьёзное исследование с леденящим душу зрелищем. Он практиковал так называемые электрические пляски, проявлявшиеся в форме публичных экспериментов, которые были призваны подчеркнуть эффективность электрического возбуждения для получения спазматических движений мускулов, для демонстрации этого использовались отсеченные головы казненных преступников. Он предложил вниманию широкой публики эксперимент над телом казненного убийцы Джорджа Форстера. . 18 января 1803 года в Лондоне была его самая выдающаяся демонстрация, а именно гальванические экзерсисы с купленным телом повешенного убийцы. Он подсоединял полюса 120-вольтного аккумулятора к телу казненного убийцы Джорджа Форстера , после чего тело пустилось в омерзительный пляс. Когда он подсоединял провода к лицу, оно корчилось в жутких гримасах, левый глаз открывался, как будто хотел посмотреть на своего учителя. Некоторые зрители боялись, что преступник на самом деле оживет, и тогда придется казнить его снова. Газета London Times писала: «Несведущей части публики могло показаться, что несчастный вот-вот оживет».


hello_html_6b46718b.jpgРис..15. Опыты Джованни Альдини

Вот как был описан этот опыт Альдини, одним из его современников: «Восстановилось тяжелое конвульсивное дыхание; глаза вновь открылись, губы зашевелились и лицо убийцы, не подчиняясь больше никакому управляющему инстинкту, стало корчить такие странные гримасы, что один из ассистентов лишился от ужаса чувств и на протяжении нескольких дней страдал настоящим умственным расстройством».

Вольта повторил перед Наполеоном опыты по оживлению отрезанных членов с помощью малых количеств электричества. "Я делал их не только над лягушками, но и над угрями и над другими рыбами, над ящерицами, саламандрами, змеями и, что важнее, над мелкими теплокровными животными, именно над мышами и птицами", - писал ученый в 1792 году, в самом начале исследований, приведших в итоге к великому изобретению. Представьте себе разнообразные отрезанные части различных животных, лежащие совершенно недвижно, как и подобает отрезанным членам, из коих вытекла жизненная сила. Малейшее прикосновение Вольтова столба - и плоть оживает, трепещет, сокращается и содрогается. Были ли в истории науки опыты, более потрясающие воображение?

В 1801 году в Париже произошло яркое событие, неоднократно описанное историками науки: в присутствии Наполеона Бонапарта состоялось представление работы "Искусственный электрический орган, имитирующий натуральный электрический орган угря или ската" с демонстрацией модели этого органа. Наполеон щедро наградил автора: в честь ученого была выбита медаль и учреждена премия в 80 000 экю. Все ведущие научные общества того времени, включая Петербургскую академию наук, изъявили желание видеть его в своих рядах, а лучшие университеты Европы были готовы предоставить ему свои кафедры. Позднее он получил титул графа и был назначен членом сената Королевства Италия. Речь идет об Алессандро Вольте и его изобретении - Вольтовом столбе, прообразе всех современных батарей и аккумуляторов. Вскоре этим действием заинтересовались врачи. Возникла мысль о том, что в живом организме существуют электрические токи, которые играют в нем какую-то важную роль. Вместе с этим пришло убеждение о возможности применения электричества для лечения болезней.

С этой целью стали производить опыты по электризации людей, пропусканию через тело человека электрического тока и т. д.

В начале прошлого столетия известный французский ученый профессор Ледюк сделал замечательное открытие. Он установил, что прерывистый постоянный электрический ток умеренной силы, пропускаемый через головной и спинной мозг, не убивает животное, а приводит его в состояние глубокого сна с потерей подвижности и чувствительности. Это состояние было названо ученым электрическим наркозом. Наркотизирующий ток не опасен: если его выключить, животное быстро просыпается и кажется вполне нормальным.

Профессор Ледюк изобрел аппарат, главная деталь которого — особый прерыватель тока, проходящего через тело подопытного животного.

Испытав действие своего аппарата на животных, Ледюк решил испытать его пригодность для наркоза людей. Первый опыт он сделал на себе. Однако полного наркоза осуществить не удалось, так как сердце ученого начало плохо работать уже при силе тока в 4 миллиампера, а по расчету для наркоза требовалось не менее 7 миллиампер. Узнав о действии электронаркоза на сердце, Ледюк отказался от опытов на людях, решив, что аппарат и сама методика еще недостаточно усовершенствованы, и стал производить систематические эксперименты на животных.

Однако опыты на людях производились другими учеными. Замечательнее всего оказалось, что тот же, обычно наркотизирующий, ток в некоторых случаях был способен восстанавливать жизнедеятельность организма.

 В 1787 г. английский врач и физик Адаме впервые создал специальную электростатическую машину для лечебных целей. Ею он широко пользовался в своей медицинской практике (рис. 16) и получал положительные результаты, которые можно объяснить и стимулирующим действием тока, и психотерапевтическим эффектом, и специфическим действием разряда на человека.

Эпоха электростатики и магнитостатики, к которой относится все, о чем говорилось выше, завершается разработкой математических основ этих наук, выполненной Пуассоном, Остроградским, Гауссом.

 

hello_html_19ddb9d9.jpg

Рис.    16.    Сеанс   электролечения (со старинной гравюры)

Использование электрических разрядов в медицине и биологии получило ши рокое обсуждение и споры.

Интерес к использованию электричества в медицине возрастал. Руанская академия объявила конкурс на лучшую работу по теме: "Определить степень и условия, при которых можно рассчитывать на электричество в лечении болезней". Первая премия была присуждена Марату — врачу по профессии, чье имя вошло в историю французской революции. Имя Жана Поля Марата связано с Великой французской революцией - он был одним из вождей якобинцев, литератором и журналистом. Его яркая личность мало кого оставляла равнодушным: одни считали этого человека героем и мучеником за свободу, другие - жестоким карателем, призывавшим беспощадно отправлять на гильотину врагов революции. Марат был инициатором лечения глазных болезней с помощью легких электрических разрядов. Появление работы Марата было своевременным, так как применение электричества для лечения не обошлось без мистики и шарлатанства.


2.3.6. Изобретение дефибриллятора постоянного тока


Первый официально документированный случай применения электрических импульсов для оказания помощи при внезапной смерти относится к 16 июля 1774 г. В этот день мистер Сквайерс , житель лондонского района Сохо, увидел как из окна первого этажа здания, находящегося напротив его дома, выпала трехлетняя девочка Катарина София Гринхил . Осмотревший пострадавшую, «внешне умершую» девочку аптекарь сказал убитым горем родителям, что сделать, к сожалению, уже ничего нельзя. После этого мистер Сквайерс с согласия родителей все-таки попытался помочь девочке, используя разряды электричества принесенных им из домашней лаборатории лейденских банок. Когда он начал наносить электрические разряды по различным участкам тела девочки, с момента ее падения уже прошло, по крайней мере, минут двадцать. Все его попытки оживить девочку были безуспешны. Однако после нескольких электрических разрядов в области грудной клетки мистер Сквайерс все-таки ощутил еле уловимую пульсацию у пострадавшей. Вскоре, хоть и с большим трудом, девочка начала дышать. Спустя десять минут её вырвало. На протяжении последующих нескольких дней у девочки наблюдался ступор, но приблизительно через неделю она уже была абсолютно здорова.

Этот случай был описан аптекарями мистером Соудэном и мистером Хоузом (Sowdon, Hawes) в годовом отчете Лондонского гуманитарного общества, которое вскоре приобрело статус Королевского .Член Лондонского Королевского гуманитарного общества, горячий сторонник и исследователь электрической стимуляции сердца, Чарльз Кайт  несколько позднее написал об этом случае в своем эссе: «Мистер Сквайерс представил вышеупомянутым джентльменам ошеломляющие сведения о данном случае выздоровления, в надежде, что в будущем, прежде чем отчаиваться, обязательно будут использованы все известные способы для спасения каждого человека» [ Charles Kite , "An Essay on the Recovery of the Apparently Dead", 1788].

В 1775 г. ветеринарный врач, датчанин Peter Christian Abildgaard (1740-1801) описал свои эксперименты, в которых при помощи электрических разрядов он умерщвлял куриц, а самое главное – снова восстанавливал у них сердечную деятельность, нанося повторные электрические разряды в область грудной клетки. Он писал: «При электрическом разряде в область головы курицы, она становилась бездыханной, и возвращалось к жизни после нанесения второго разряда на область грудной клетки. Более того, если эксперимент повторялся несколько раз, то птица становилась как бы оглушенной, с трудом ходила и ещё сутки не притрагивалась к корму. Однако в дальнейшем курицы чувствовали себя неплохо и даже несли яйца». [Abildgaard, Peter Christian. Tentamina electrica in animalibus. Inst Soc Med Havn. 1775; 2:157-61.]

В 1788 г. лондонский врач Чарльз Кайт ( Charles Kite , 1768-1811 ) получил серебряную медаль Лондонского Королевского гуманитарного общества за эссе, посвященное применению электричества для оживления внезапно умерших людей. На работы Кайта очень часто ссылаются как на первый опыт дефибрилляции миокарда, хотя он сам описал в своем эссе более удачный случай оживления, проведенный мистером Сквайерсом в 1774 г. Методы оживления, использованные и рекомендованные Чарльзом Кайтом, существенно отличаются от того, что мы теперь вкладываем в понятие «реанимация». Так, например, согласно его описанию случая попытки оживления при утоплении, датированного 1785 г., на протяжении первого часа оказания помощи Кайт сначала делал искусственное дыхание, согревал и растирал потерпевшего, вводил пары лекарственных настоев в полость желудка, пытался раздражать дыхательные пути табаком. Лишь только затем применил лейденские банки, посылая электрические разряды во всевозможных направлениях, что вызывало мышечные сокращения у умершего. Тогда же Кайт сделал вывод, что при помощи электричества можно успешно оживлять внезапно умерших людей


hello_html_m1f4fd77d.jpg

Рис. 17. «Дефибриллятор» Чарльза Кайта. Рисунок из эссе Ч . Кайта 
«An Essay on the Recovery of the Apparently Dead» (London, 1788).

Знаменитый британский врач Джон Сноу (Snow, John, 1813-1858), общепризнанно считающийся отцом и основоположником клинической анестезиологии, изначально вошел в историю медицины критических состояний как один из основоположников современной реаниматологии, и лишь потом он прославил свое имя на поприще хирургического обезболивания. 16 октября 1841 г. Сноу с большим успехом прочел в Вестминстерском медицинском обществе доклад по теме «Об асфиксии и оживлении мертворожденных». В этом докладе Джон Сноу рекомендовал в случае неэффективности всех других мер реанимации использовать нанесение электрических разрядов в область грудной клетки новорожденного с помощью лейденских банок, утверждая, что «назначение разрядов тока небольшой силы при неэффективности всех других мер не принесет вреда».

Позже, только в конце 50-х - начало 60-х годов двадцатого века учеными и их командами, работающими в различных уголках света, делаются важные открытия в области электростимуляции.

Затем Российские физиологи Ю. М. Чаговец и Н. Е. Введенский изучили особенности воздействия электрического импульса на сердце и предположили возможность использования их для лечения некоторых заболеваний сердца.

В 1927 г. доктор Д. Гимен решил создать электрический аналог синусового узла и собрал прибор, состоявший из разрядника, вырабатывавшего 60 импульсов в минуту, и электрода, присоединенного к сердцу страдающего брадикардией пациента, который лежал у него в клинике. В 1951 г. такой прибор применили американские кардиохирурги Килледжен и Биглоу. По сути, это и были первые в мире ЭКС. Современная эра электрической кардиостимуляции относится к началу 50-х годов XX века и одновременно с этим начинается «золотая декада» кардиостимуляции. Неоценимый вклад в развитие электрических методов лечения аритмий и блокад сердца, как электростимуляции, так и дефибрилляции, принадлежит выдающемуся американскому врачу Полу Золлу


hello_html_m7fc6d10b.jpg

Рис .18. Американскому врач Пол Золл

В этой легендарной статье 1952 г. , посвященной внешней электрической кардиостимуляции, Пол Золл предположил, что применение сильного наружного электрического разряда может позволить клиницистам прерывать фибрилляцию желудочков и обеспечить успешную реанимацию.

И уже в 1956 г. он совместно со своими коллегами провел первую клиническую демонстрацию успешной трансторакальной дефибрилляции, которая привела в дальнейшем к настоящей революции в терапии нарушений сердечного ритма и переоценке традиционных фармакологических подходов .

Только в 1960 г. Бернард Лаун ( Bernard Lown ) разработал свой первый дефибриллятор постоянного тока. В 1962 г. он вместе с соавторами описал применение однофазной дефибрилляции для купирования фибрилляции желудочков у животных и синхронизированной дефибрилляции с такой же формой волны для лечения желудочковых тахикардий у человека. Кстати, по своему устройству он мало чем отличался нашего первого отечественного конденсаторного дефибриллятора постоянного тока, созданного Н.Л.Гурвичем. Этот дефибриллятор стал первым в линии современных приборов, которые порой являются единственным шансом для жертв внезапной кардиальной смерти. В настоящее время в электрических дефибрилляторах конденсаторного типа используется постоянный ток.

Благодаря проведенной Золлом успешной трансторакальной дефибрилляции в 1956 г., электрошоковая терапия постепенно превратилась в основной метод реанимации при остановке сердца в результате фибрилляции желудочков. Прежде единственно приемлемыми подходами в данной ситуации считались экстренная торакотомия и прямой массаж сердца. В 1960 г. Золл сообщил об эффективности внешнего электрошокового разряда при терминальной наджелудочковой и желудочковой тахикардии, а также при фибрилляции предсердий.


2.3.7. Электролечение.

Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает биологическое, электролитическое, тепловое и механическое действие.

Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении тканей и органов. Вследствие этого наблюдаются судороги скелетных мышц, которые могут привести к остановке дыхания, отрывным переломам и вывихам конечностей, спазму голосовых связок.

Электролитическое действие тока проявляется в электролизе (разложении) жидкостей, в том числе и крови, а также существенно изменяет функциональное состояние клеток.

Тепловое действие электрического тока приводит к ожогам кожного покрова, а также гибели подкожных тканей, вплоть до обугливания. Механическое действие тока проявляется в расслоении тканей и даже отрывах частей тела.

Дозированное воздействие на организм электрического тока, а также электрических, магнитных или электромагнитных полей используется в медицинских целях.

Электролечение (или электротерапия) — это применение с лечебной целью различных видов электричества. Основано на свойстве определенных видов электрической энергии при терапевтических дозах изменять функциональное состояние органов и систем.

 Одним из первых методов электролечения явилась франклинизация (электростатический душ общий) — сочетанное воздействие на организм постоянным электрическим полем высокого напряжения, сопровождающимся «тихим» электрическим разрядом, а также образующимися при этом в невысоких концентрациях озоном, окислами азота и аэроионами. Метод назван по имени американского ученого Франклина (В. Franklin), разрабатывавшего вопросы получения статического электричества. Франклинизация улучшает капиллярное кровообращение, усиливает процессы торможения в ц.н.с., снижает АД, оказывает обезболивающее и гипосенсибилизирующее действие, ускоряет эпителизацию ран. Метод применяют при неврастении, бессоннице, переутомлении, кожном зуде, трофических язвах, ожогах и др.

 Описание французским физиком Ледюком (S. Leduc) явления проникновения с электрическим током ряда веществ через неповрежденную кожу и разработка шведским физико-химиком Аррениусом (S. Arrhenius) теории электролитической диссоциации привели к созданию метода электрофореза лекарственного. В этом методе сочетаются воздействие на организм постоянного электрического тока и поступающего вместе с ним в ткани лекарственного вещества, что обеспечивает пролонгированное действие этого вещества, его более высокую фармакологическую активность и практическое отсутствие побочного эффекта.

Открытие английским физиком Фарадеем (М. Faraday) законов электромагнитной индукции (1831), разработка французским невропатологом Дюшенном (G.В. Duchenne) основ современных методик использования постоянного и фарадического токов и применение переменного низкочастотного тока для лечения обусловили появление методов электростимуляцииэлектросна и электроанастезий.

   После разработки в 1891 г. изобретателем Теслой (N. Tesla) метода высокочастотной высоковольтной трансформации напряжения французский физиолог и физик Д'Арсонваль (J. А. D'Arsonval) предложил основанные на открытии Теслы методы Э., названные дарсонвализацией. При местной дарсонвализации на отдельные участки тела воздействуют переменным импульсным током высокой частоты (100—400 кГц). При общей дарсонвализации (индуктотерапия) на организм действуют слабым импульсным электромагнитным полем высокой частоты. Местную дарсонвализацию применяют с целью уменьшения боли, парестезий, снятия спазма гладкой мускулатуры, повышения эластичности сосудистых стенок при болезни Рейно I и II стадий, при варикозном расширении вен, длительно не наживающих ранах и др.

Постоянные и переменные импульсные токи (см. Импульсный ток) могут вызывать в зависимости от частоты, интенсивности и других параметров усиление тормозных процессов в ЦНС, болеутоляющее и улучшающее кровообращение действие, сокращение мышц. Импульсные токи высокой частоты (см. Дарсонвализация, местная), возбуждая высокочастотными разрядами рецепторы кожи и глубоко лежащих органов, способствуют понижению возбудимости нервной системы, ликвидации спазма сосудов. При воздействии высокочастотным импульсным магнитным полем (см. Дарсонвализация, общая) в тканях наводятся слабые вихревые токи, под влиянием которых усиливается обмен веществ и могут устраняться функциональные нарушения нервной системы. Переменное непрерывное магнитное поле значительно большей частоты и интенсивности (см. Индуктотермия) наводит в организме интенсивные вихревые токи, в результате которых в тканях образуется значительное тепло и создаются условия для обратного развития подострых и хронических воспалительных процессов.

2.3.8. Метод Фолля

Метод Фолля -метод экспресс-диагностики в альтернативной (нетрадиционной) медицине, называемый иногда электропунктурным, использующий для постановки диагноза результаты измерения электрического сопротивления. Таким образом, измеряя электрические характеристики точек кожного покрова, можно судить о состоянии внутренних органов. Метод ранней системной компьютерной электроакупунктурной диагностики Рихарда Фолля был разработан в 1953г. в Германии и в настоящее время объединяет более десяти тысяч врачей различных специальностей из 33 стран мира.

Метод Фолля основан на том, что при раздражении акупунктурной точки слабым электрическим током (порядка 12мкА) в ней измеряется кожное сопротивление, по величине которого можно судить о "здоровье" организма.

Первый в мире аппарат измерения электрического потенциала кожи пациента был изобретен Фоллем в 1953 году вместе с Фрицем Вернером (Fritz Werner), немецким инженером. Основная измерительна часть прибора была представлена шкалой, имеющей сто делений. В процессе диагностики пациент должен взять один электрод в руку, а другой электрод врач прикладывал к биологически активным точкам. Результаты измерения определялись довольно просто – в случае, если прибор показывал по шкале 50-60 единиц, это означало абсолютное энергетическое равновесие точки и нормальное состояние здоровья органа, за который отвечает данная точка. Если прибор демонстрирует показатель менее 50 единиц, это говорит о нарушении внутренней структуры органа, недостатка у данного органа жизненных сил. В таком случае следует понять, что именно мешает диагностируемому органу нормально функционировать. Но если прибор начнет показывать от 70 до 100 единиц, это будет свидетельствовать о развивающихся воспалительных процессах в организме. Именно таким образом и производится диагностика патологий, функциональных нарушений и воспалительных процессов в организме. Метод электропунктурной диагностики Фолля очень быстро получил признание во всем мире, что отразилось в стремительном росте количества сообществ, практиковавших по данному методу. В 1966 году метод электропунктурной диагностики получил Золотую медаль Ватикана “За выдающиеся заслуги перед страждущим человечеством”. Не утратил метод своей популярности и по сей день – во многих медицинских заведениях он широко применяется в целях диагностики, лечения и профилактики разнообразных патологий и  заболеваний.


Заключение .

Рассматривая в работе историю открытия электрических явлений в живых организмах, мы выяснили последовательность событий, которые позволили создать сегодня высокотехнологические способы лечения с помощью электрических токов. Случайный и неслучайные события и эксперименты позволили ученым создать источники тока, лейденскую банку, совершенствуя которые ученые шаг за шагом шли вперед, создавая новые приборы и технологии. Удивительная цепь событий ,экспериментов и изучения живой природы, в частности электрических рыб позволило создать сегодняшние гальванические элементы и аккумуляторы, все то, что вошло в обыденность нашей жизни.

Биоэлектричество - естественные электрические процессы в живых организмах, лежащие в основе многих физиологических и поведенческих реакций. К проблемам биоэлектричества относят также все эффекты, возникающие в организме на различных его уровнях при воздействии электричества от внешних источников.

Исследование биоэлектричества имеет большое значение для понимания физико-химическихих и физиологических . процессов в живых системах и применяется в клинике с диагностической целью (электрокардиография, электроэнцефалография, электромиография и др.).











Источники и интернет-сайты

1.
 http://telo.by/vibromedicine/diagnostika_po_follyu/ © Telo.by

2.http://lifeglobe.net/

3.http://www.nkj.ru/news/25360/ (Наука и жизнь, Электрический угорь управляет жертвой на расстоянии)

4. http://biofile.ru›Человек›1453.html

5. http://www.feldsher.ru/apteka/defektar.

6. http://www.critical.ru/cardioreanim/defibr/reviews/review01/page01.htm

7. 100 великих научных открытий, 2002 год, автор Самин Д.К., издательство Вече..

8. Энциклопедия для детей “Аванта +” том 2: Биология.

9. Гальвани «Воскреситель мертвых» (Карцев В.П., "Приключения великих уравнений", М.: Знание, 1986).

10. Ольшанский В.М. Бионическое моделирование электросистем слабоэлектрических рыб. - М., Наука, 1990

11. Е. Кнорре “Живое в прожекторах науки”

12. http://ours-nature.ru/lib/b/book/3291524953/3

13. http://www.zoodrug.ru/topic1885.html

14.https://ru.wikipedia.org/wiki

15.http://www.powerinfo.ru/volt.php

16.http://catfishes.ru/elektricheskij-

17.dic.academic.ru›Лейденская банка

18.http://www.textreferat.com/

19.http://www.powerinfo.ru/volt.php

20.http://www.nkj.ru/news/25360/ (Наука и жизнь, Электрический угорь управляет жертвой на расстоянии)

21.http://www.physbook.ru/index.php/GSA._Электрические_явления_в_растениях

22.ru/topic1885.html

23.dic.academic.ru›Лейденская банка

24.http://www.feldsher.ru/apteka/defektar.

25.http://www.critical.ru/cardioreanim/defibr/reviews/review01/page01.htm


Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Краткое описание документа:

Случайный и неслучайные события и эксперименты позволили ученым создать источники тока, лейденскую банку, совершенствуя которые ,ученые шаг за шагом шли вперед, создавая новые приборы и технологии. Удивительная цепь событий ,экспериментов и изучения живой природы, в частности электрических рыб позволило создать сегодняшние гальванические элементы и аккумуляторы, все то, что вошло в обыденность нашей жизни:электрические токи в живых организмах;электрические явления в мире растений,эффекты действия токов в теле человека,действие зарядов лейденской банки на человека,изобретение дефибриллятора постоянного тока,электролечение,метод Фолля

.

.

Автор
Дата добавления 02.08.2016
Раздел Физика
Подраздел Научные работы
Просмотров1164
Номер материала ДБ-150166
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх