Значит, с одной стороны, различные растворы солей, с другой — поглощение ими различных газов. Поистине сизифов труд!
С великой радостью Сеченов приходит к выводу, что принцип поглощения углекислого газа различными растворами солей одинаков. Но надежды вывести общий закон для всех газов нет никакой: это потребовало бы целой жизни при том методе исследований, который тогда представлялся ему единственно возможным. Сеченов впал в уныние: труд многих лет терял свой главный смысл — его выводы не давали ключа к обширному классу явлений й оставались действительными только, в частности, для угольной кислоты.
В 1879 году, устав от «проклятого CO2», принесшего ему столько радостей и разочарований, Сеченов на время оставил свое качание и занялся вопросом, интересовавшим тогда довольно широкие круги не только ученых, но и вообще общества.
Три французских воздухоплавателя — Гастон Тиссандье, Кроче-Спинелли и Сивель — на аэростате «Зенит» поднялись на высоту в восемь тысяч шестьсот метров. Полет окончился трагически: аэростат оказался в условиях резко пониженного атмосферного давления, Кроче-Спинелли и Сивель погибли, Тиссандье был обнаружен в кабине в глубоком обмороке. И Сеченов занялся расчетом, отчего могли задохнуться воздухоплаватели на высоте одной трети атмосферы.
Кровь черпает кислород из воздуха легочных пузырьков; кислород, идущий на питание тканей организма, пополняется не чистым кислородом, а воздухом, в котором содержится много других газов; кроме того, далеко не весь вдыхаемый воздух попадает в легочные пузырьки. Человек дышит с механической точностью; тело потребляет сравнительно постоянное количество кислорода (если, конечно, в это время повышенная мышечная работа не требует и повышенного его количества); с подъемом на высоту притекающего в легкие воздуха становится все меньше и меньше, потому что воздух там разрежен; все меньше и меньше в легочных пузырьках становится постоянного кислорода. И, наконец, наступает момент, когда парциальное давление того незначительного количества кислорода, которое находится в легочных пузырьках, становится либо равным, либо ниже парциального давления в артериях. Тогда наступает кислородное голодание, человек задыхается, теряет сознание, гибнет.
Сеченов напечатал статью об этом в Пфлюгеровском архиве и выступил с докладом на VI съезде естествоиспытателей и врачей в Петербурге. Доклад назывался: «Данные касательно решения вопроса о поступлении азота и кислорода в кровь при нормальных условиях дыхания и при колебаниях воздушного давления книзу».
Доклад этот во всех отношениях замечателен: чисто научные выводы легко были приложимы к практике воздухоплавания, а затем, уже в наше время, стали применяться к практике авиации, подводных плаваний и теории межпланетных полетов. Чтобы рассчитать оптимальное давление в герметической кабине межпланетного корабля, нужно в точности знать содержание кислорода и углекислого газа в крови при различных парциальных давлениях этих газов. Когда на втором советском спутнике ученые послали в путешествие вокруг Земли собаку Лайку, именно этот вопрос был одним из важнейших: создать такую кабину, в которой было бы наилучшее парциальное давление газов для дыхания, а стало быть, и питания тканей животного.
Из выводов, сделанных Сеченовым в докладе, следовало, что в аэростатах необходимо создать такие условия, при которых атмосферное давление было бы постоянным, так как понижение давления воздуха, а с ним и понижение парциального давления кислорода выключают физиологические механизмы легочной вентиляции.
Это была первая работа об особенностях физиологических процессов в организме человека в условиях пониженного давления воздуха на определенных высотах.
«Как его друг Менделеев, анализируя причины гибели воздухоплавателей «Зенита» в своем докладе в Русском физико-химическом обществе в октябре 1875 года, впервые сформулировал идею герметической гондолы стратостата, так и Сеченов, применив свои долголетние исследования газового обмена организмов для анализа того же события, обосновал новую область физиологии — авиационную физиологию, получившую особое развитие в наше время» (Коштоянц).
Так что, собственно, перерыв в качании был сделан для работы, имеющей прямое отношение к предыдущим исследованиям по газам крови.
Другой, более длительный перерыв наступил несколько позже, когда Сеченов вернулся к своей излюбленной старой теме — физиологии центральной нервной системы. Этот перерыв привел его к новому открытию — электрических явлений в спинном и продолговатом мозгу лягушки.
2 февраля 1880 года он пишет Мечникову: «…Дыхание я покуда совсем оставил и сижу теперь за электрическими свойствами нервных центральных масс. Наклевывается, кажется, очень крупная штука».
А через два года, 14 апреля 1882 года, он писал: «Ваше милое письмо, моя родная, дорогая мамаша, застало меня накануне конца писания работы об гальванических явлениях в продолговатом мозгу… Вообразите себе, милая мамаша, вот только теперь, через 20 лет, мне удалось доказать с достоверностью, что так называемое задерживание рефлексов есть истинный… результат угнетения возбудимости в нервных центрах. Не далее как послезавтра буду читать публичную лекцию на эту тему».
С помощью гальванометра он измерял электрические явления в спинном и продолговатом мозгу лягушки и впервые в истории физиологии открыл, что электрический потенциал периодически в определенном ритме колеблется в зависимости от тех импульсов, которые идут из внешней среды в центральную нервную систему. Значит, вся «автоматическая», «самопроизвольная» деятельность нервной системы вовсе не самопроизвольна и не происходит от какой-то неведомой внутренней силы — вся деятельность нервных центров целиком зависит от взаимоотношений организма со средой. В нормальных условиях существования организма ритмические электрические колебания нервных центров стимулируются внешними раздражениями, идущими по центростремительным нервным волокнам; если же в эксперименте эти центры изолировать, то колебания возникают от раздражений, вызванных в очагах повреждения самой операцией изоляции.
Изучение биотоков организма, начатое Сеченовым, совсем недавно привело к очень интересным и весьма перспективным результатам.
Коллектив Центрального научно-исследовательского института протезирования и протезостроения (в Москве) во главе с доктором технических наук А. Е. Кобринским создал необыкновенный протез — «биоточную руку». Авторы изобретения «уловили» своим прибором биотоки мышечных тканей, идущие из головного мозга, и заставили протезную руку «работать», как живую.
На руку человека, лишенного кисти, надевают манжетку, электроды которой снимают биотоки со сгибательных и разгибательных мышц. Человек мысленно «отдает приказ» своей отсутствующей кисти сжаться в кулак, и от этого «приказа» с помощью манжетки и биоточного усилителя сделанная из металла и пластмассы протезная кисть сжимается и разжимается, причем сила сжатия полностью зависит от желания больного.
Это только начало новой эры в протезировании. Биоточная рука открывает гораздо более широкие горизонты: можно будет по такому же принципу, используя биотоки мышц, создавать множество манипуляторов, которые позволят проводить на дальнем расстоянии вредные для организма работы, создавать управляемые ортопедические аппараты, ликвидирующие последствия полиомиелита и инвалидность вследствии этого заболевания.
Сеченов как ученый был необыкновенно удачлив. Каждая работа одаривала его открытием, всегда важным и значительным, и он щедрой рукой ссыпал эти дары в кладовую мировой науки.
«Рефлексы головного мозга», которые Павлов назвал «гениальным взмахом сеченовской мысли»; открытие центрального торможения — краеугольный камень физиологии нервной системы; открытие явлений суммации и следа — неоценимый вклад науки в клинику нервных болезней; работа по электрофизиологии — этот фундамент для построения новой отрасли медицинской и биологической науки; разработка медицинской психологии — за что его навеки «заклеймили» именем несгибаемого материалиста; многолетние труды по химизму дыхания, обогатившие химию новым законом и создавшие новую отрасль физиологии: авиационную и глубинную; и, наконец, физиологическое обоснование длины рабочего дня, активный «сеченовский» отдых — первая научная разработка физиологии труда.