Текст книги "Занимательная физиология"

Автор книги: Александр Никольский

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 14 страниц)

ГЛАВА 2
Подобие грудобрюшной преграды

Для такого опыта надо иметь бутыль, у которой вместо дна находится резиновая пластинка. Эта пластинка и будет соответствовать грудобрюшной преграде, а полость бутылки – полости груди. Через пробку бутыли проводят стеклянную трубку, разделяющуюся на конце на две трубки. Общая трубка будет соответствовать дыхательному горлу, а две ее ветви – двум бронхам. К каждой из двух ветвей привязывают по резиновому мешочку с тонкими растяжимыми стенками; они соответствуют легким. Если теперь за петлю оттянуть резиновую пластинку вниз, полость бутыли увеличится, мешочки расширятся и раздуются. Если же пластинку вернуть на прежнее место, а еще лучше – вдавить внутрь бутылки, то мешочки сократятся. Для большей ясности действия этого аппарата к бутыли приделывают еще коленчатую трубку с ртутью. Трубка эта служит манометром, показывающим изменение давления воздуха в бутыли при опускании и поднятии резинового дна.

ГЛАВА 3
Как часто человек дышит?

И в этом отношении наблюдается разница между мужчинами и женщинами. У новорожденного ребенка в одну минуту происходит до 60 дыхательных движений, у некоторых – больше; у пятилетнего ребенка – двадцать шесть движений. Начиная с 8-ми лет уже обнаруживается разница в числе этих движений между мужчиной и женщиной: у женщин они происходят чаще, около 18 раз, а у мужчин – около 16 раз. Лежа человек дышит реже, чем сидя, а в стоячем положении дыхание чаще, чем при сидении. Вообще одно дыхательное движение приходится на 4–5 сердцебиений.

ГЛАВА 4
Отчего легкие не забиваются пылью?

Как бы чист ни был воздух, в нем всегда плавают частицы пыли. В этом лучше всего можно убедиться днем в темной комнате с закрытыми ставнями: если через щель пробивается луч солнца, то в воздухе, освещенном этим лучом, можно видеть бесчисленное множество пылинок, которые, подобно мошкам, толкутся на месте или, если на них дунуть, уносятся, заменяясь новыми. При вдыхании эти пылинки втягиваются в легкие, и хотя этот воздух потом выдыхается, значительная часть пылинок остается в легких; они прилипают к влажной внутренней поверхности дыхательного горла, бронхов до самых тончайших трубочек. С каждым вдыханием вносятся новые пылинки, и каждый раз они застревают в легких. Отчего же в конце концов легкое не заполняется пылью?

Микроскопические исследования внутренней поверхности легочных трубочек показали, что она покрыта особой тканью, получившей название мерцательного эпителия. Клетки этой ткани усажены ресничками, которые постоянно, пока человек жив, «мерцают», производят такие движения, как будто что-то выталкивают из полости легочных трубочек по направлению в рот. Прилипающие к ним частички пыли от одних ресничек передаются другим, эти в свою очередь передают третьим, и так далее до начала дыхательного горла, откуда они выбрасываются с мокротой. У людей, которым приходится иметь дело с углем, мокрота бывает окрашена в черный цвет.

Выталкивающая способность ресничек имеет, конечно, свои пределы. Если человеку приходится постоянно работать в атмосфере, чересчур переполненной пылью, то реснички не в состоянии бывают справиться с массой пылинок, поступающих в легкое, и часть их может там остаться. Особенно большой вред в этих случаях приносит едкая пыль, например известковая, а еще хуже – ядовитая, какая бывает, например, в типографиях.

Движения ресничек мерцательного эпителия очень хорошо можно видеть у лягушек. У живой лягушки надо раскрыть рот, поскоблить скальпелем около отверстия дыхательного горла, соскобленную слизь положить на предметное стекло, пустить на нее капельку слабо соленой воды, покрыть стеклом и рассматривать под микроскопом. При слабом увеличении можно видеть, что в препарате что-то двигается; при более же сильном видны сами реснички, которые двигаются, размахивая своими кончиками.

ГЛАВА 5
Дыхание у разных людей

Дыхание заключается в поглощении кислорода и в выдыхании углекислого газа. Чем интенсивнее идет дыхание, тем больше поглощается кислорода и выделяется углекислого газа. Существуют способы, при помощи которых можно определять количество этих газов, принимающих участие в дыхании. Исследования подобного рода показали, что интенсивность дыхания весьма различна у разных людей в зависимости от возраста, пола, состояния организма и состояния здоровья.

Если количество вдыхаемого воздуха и выдыхаемой углекислоты определять в процентах по отношению к весу всего тела, то оказывается, что у детей на единицу веса тела обмен газов идет быстрее, нежели у взрослых: по сравнению с взрослыми они поглощают кислорода в 1,3–2,7 раза больше. У мальчиков во время половой зрелости обмен газов становится больше приблизительно на 25–50 %, нежели у девочек. Во время покоя газообмен падает, а при мышечной работе сильно повышается.

У очень полных людей количество вдыхаемого кислорода по отношению к весу всего тела процентов на 20–25 меньше, чем у людей с нормальным весом. Объясняется это тем, что жир представляет инертную массу, которая не нуждается в кислороде. Мясная пища усиливает газообмен; наоборот, растительная – ослабляет его. Во время болезни, при повышении температуры тела, газообмен усиливается, да и самое повышение температуры указывает на усиление процесса сгорания тканей.

ГЛАВА 6
Наш голос

Наш голосовой аппарат помещается в начале дыхательного горла, в так называемой гортани; в самом механизме получения звука принимают участие легкие, почему физиологию голоса приходится рассматривать вместе с физиологией дыхания. Голосовой аппарат наш устроен по тому же принципу, что и всем известный музыкальный инструмент – гармоника. И там и здесь звук получается вследствие дрожания краев упругих пластинок; дрожание вызывается током воздуха. У гармоники этот ток получается вследствие выдавливания воздуха из раздвижной коробки, а в голосовом аппарате – вследствие выдавливания воздуха из легких. Разница заключается в том, что в гармонике для получения каждого звука определенной высоты существует особая упругая пластинка, а у человека все доступные для него ноты получаются от колебания одних и тех же пластинок. Высота тона изменяется вследствие разной степени их натяжения и некоторых других изменений в их положении. Еще ближе сходство между нашим голосовым аппаратом и язычковым свистком (см. рис. 14).

Рис. 14. Сопоставление язычкового свистка с голосовым аппаратом человека.

Гортань представляет короткую трубку, составленную из трех хрящей, из которых один парный. Один из непарных хрящей, называемый щитовидным, у мужчин, особенно у худощавых, через кожу выдается на шее в виде бугра; его называют Адамовым яблоком. Внутри трубки гортани, у верхнего ее конца, находятся две упругие перепонки, которые и издают звук; их называют голосовыми связками. Положение этих перепонок будет понятно, если представить, что отверстие гортанной трубки перегорожено поперек перепонкой, которая спереди назад разрезана на два полукруга. Разрез представляет «голосовую щель», через которую при вдыхании и выдыхании проходит воздух. Если эти перепонки натянуты, то края их при выдыхании начинают дрожать, как металлические пластинки в гармонике. Это дрожание и производит звук голоса. Натяжение голосовых перепонок достигается сокращением особых мышц. Другие мышцы могут раздвигать края голосовых перепонок, так что голосовая щель может делаться шире. Края могут и сходиться друг с другом, так что щель совсем закрывается.

У женщин и детей голос высокий, у мужчин – низкий. Разница зависит от величины гортани и длины дрожащего края голосовых перепонок. Известно, что высота звука зависит от числа колебаний звучащего тела в секунду. Чем чаще дрожит тело, тем звук выше; число же колебаний, например в струнах рояля, зависит от длины струны. Длинные струны дают звук низкий, короткие – высокий. У детей гортань маленькая, и трубка ее тонкая, поэтому голосовые перепонки, перегораживающие эту трубку, короткие. Оттого звук голоса детей высокий, или, как говорят, тонкий. С возрастом у женщин гортань растет очень мало, и голос их всю жизнь остается высоким; у мужчин же с наступлением половой зрелости гортань увеличивается в размерах почти в два раза; голосовые связки удлиняются почти вдвое, и голос становится низким. У детей и женщин длина голосовой щели, т. е. длина свободного края голосовых перепонок, равняется 1–1,2 см, а у мужчин – 1,7–1,9 см. У мальчиков, кастрированных в детстве, гортань не растет, и голос всю жизнь у них остается высоким. В прежнее время с целью сохранить хороший детский голос мальчиков нередко кастрировали, т. е. удаляли половые железы. Известны знаменитые певцы-кастраты, певшие голосом сопрано. Недоразвитие гортани у кастрированных мужчин указывает на то, что большая гортань и низкий голос мужчин есть не что иное, как вторичный половой признак, подобно бороде и усам. Самый низкий человеческий голос, бас, характеризуется сорока колебаниями в секунду; самый высокий, женский сопрано, получается при 1700 колебаниях.

Высота звука, издаваемая струной, зависит и от степени натяжения этой струны. Сильно натянутая струна дрожит быстрее и издает более высокий звук, нежели слабо натянутая. Изменяя степень натяжения голосовых перепонок, один и тот же человек может издавать звуки разной высоты. Натяжение перепонок достигается сокращением мышц гортани. Искусство петь заключается в умении управлять мышцами, натягивающими голосовые связки, а умение это достигается гимнастикой этих мышц или упражнением.

Свойство человеческого голоса зависит не только от колебаний голосовых связок, но и от многих других причин. На двух музыкальных инструментах, устроенных совершенно различно, например, на скрипке и на рояле, можно получить звуки одинаковой высоты, но трудно себе представить нормальное человеческое ухо, которое не находило бы никакой разницы между двумя этими звуками. У каждого инструмента звук имеет свой собственный оттенок (тембр), который зависит от того, что к основному звуку присоединяется еще целый спектр более слабых звуков, издаваемых стенками музыкального инструмента. Кроме стенок, колеблется воздух внутри инструмента. Эти колебания также оказывают влияние на оттенок звуков. Прибавочные звуки получили названия обертонов, потому что они выше основных. Флейта издает звук почти без обертонов, у скрипки обертонов много. Еще больше их у рояля. Также обертоны имеются и в голосе человека.

Гортань человека вместе с ближайшими к ней полостями, например полостью груди, рта и носа, представляет собой музыкальный инструмент, который издает не только основные звуки, но и целый ряд обертонов, получающихся вследствие колебания стенок некоторых полостей и воздуха в них. Так как устройство этих полостей различно у разных людей, то и оттенки голоса (тембр) разных людей тоже различны. Каждый на самом себе может убедиться в том, что полости, окружающие гортань, влияют на оттенок голоса. Если зажать нос и начать говорить, голос становится гнусавым. По звуку голоса нетрудно догадаться, что у человека насморк. У чахоточных больных с поражением легких голос бывает глухой. Даже при легком катаре дыхательного горла, без повреждения голосовых связок, голос получает особый оттенок.

Качество голоса здорового человека зависит от свойств голосовых связок и от формы полостей, влияющих на голос. Главную роль играют полости рта и груди, в меньшей степени – полости носа. Различают голос грудной и горловой, или фальцетный. При грудном голосе в движение приходит грудная клетка, а так как она имеет большие размеры, то такой голос богат обертонами. При фальцете стенки грудной клетки остаются в покое, обертонов получается меньше, и голос становится глухим. Фальцет отличается и большей высотой, потому что при таком голосе приходит в колебание не вся поверхность горловых перепонок, а только внутренний их край. Грудной голос может изменить высоту обыкновенно в пределах двух тонов. Среди недостатков человеческого голоса часто встречается большая или меньшая гнусавость, которая получается от некоторых неправильностей в устройстве полостей носа. Хрипота получается вследствие катарального состояния гортани, когда голосовые связки покрыты слизью. Если они еще припухают, голос становится грубым или неровным.

ГЛАВА 7
Механизм членораздельной речи

Возьмите бумажную коробку с крышкой и постучите ногтем по дну. Получится глухой звук. Откройте крышку и снова постучите – получится другой звук. Третий звук коробка издаст, если отверстие ее прикроете рукой наполовину, четвертый – если положите на ее дно палец. Словом, из одной коробки можно извлечь очень разнообразные звуки. Различие в звуках в данном случае зависит от того, что каждый раз основной звук сопровождается своими обертонами, которые и придают звуку особый оттенок. Такую же коробку представляет собой и наша ротовая полость. Если голосовые связки дрожат, а рот широко раскрыт (это соответствует раскрытой коробке), то получается звук А. Если губы вытянуты в трубку, то слышится У.

Смотря по тому, прижат ли язык к нёбу, или лежит на дне полости рта, или своим кончиком прикасается к зубам, получаются разные звуки, соответствующие разным гласным буквам. Чтобы произнести звук И, надо придать полости рта форму бутылки с узким горлышком; для этого язык приподнимается своей серединой кверху, поближе к нёбу. Если рот имеет форму бутылки и губы вытягиваются в виде трубки, получается звук О; при произнесении звука У трубка еще более удлиняется.

Рис. 15. Положение рта и языка при произнесении гласных: У.

Рис. 16. Положение рта и языка при произнесении гласных: А.

Рис. 17. Положение рта и языка при произнесении гласных: И.

Рис. 18. Положение языка и глотки при произнесении согласной: Ф.

Рис. 19. Положение языка и глотки при произнесении согласной: X.

Рис. 20. Положение языка и глотки при произнесении согласной: Г.

Согласные звуки вызываются различными движениями языка, губ и глотки. Этими движениями ток воздуха, идущий из легких, или прерывается, или видоизменяется вследствие сужения или расширения той трубки, по которой он двигается. Так, для того, чтоб произнести звук Я, надо сжать губы и тем преградить выход воздуха изо рта, а потом вдруг приоткрыть рот. Чтобы получился звук Д, надо кончик языка упереть в верхние зубы, слегка открыть рот и одновременно кончик языка оторвать от зубов.

ГЛАВА 8
Что такое шепот?

Шепот – тоже членораздельная речь, но только без участия голосовых связок. Если дуть в отверстие пустой бутылки, получается шум, который происходит от колебания частиц воздуха. Если в бутылку налить немного воды и дуть в нее, шум получит несколько иной оттенок; вообще характер этого шума будет зависеть от формы бутылки, ее объема, толщины и свойства стенок.

Такой же шум получается при токе воздуха из легких через полость рта наружу, если голосовые связки не натянуты, поэтому они и не могут издавать звука. Совершенно те же движения языка и губ, какие бывают при обыкновенной речи, придают этому шуму характер разных звуков. Другими словами, части рта при шепоте действуют так же, как и при громкой речи, но только сам звук шепота получается исключительно вследствие движения воздуха, но не вследствие дрожания голосовых связок.

ГЛАВА 9
Физиология кашля и чихания

Кашель не есть болезнь, это только симптом или проявление какой-нибудь болезни дыхательных путей. Наоборот, в кашле проявляется стремление организма избавиться от последствий какой-нибудь болезни. Это защита организма от вредных влияний. Кашель вызывается обыкновенно раздражением нервов, находящихся на внутренней поверхности дыхательных путей. Раздражение может быть вызвано механически, например, проникновением в гортань постороннего тела, скоплением там слизи вследствие воспалительного процесса и т. д. Организм стремится вытолкнуть из дыхательных путей все, чего там не должно быть.

Это достигается судорожным выдыханием, при котором из легких выходит струя воздуха с большой скоростью движения. Получается как бы сильный ветер из легкого в рот, выдувающий из дыхательных путей все постороннее.

Самый акт кашля заключается в следующем: сначала человек производит глубокое вдыхание, после чего голосовая щель плотно замыкается, затем вследствие судорожного сокращения всех мышц, производящих выдыхание из легких, устремляется струя воздуха, которая вдруг раздвигает голосовые связки, отчего получается звук кашля. Во рту существует нёбная занавеска, называемая язычком. Она свешивается с нёба и служит для прикрытия отверстий, соединяющих полость носа с полостью рта. При кашле эта занавеска приподнимается и закрывает вход в полость носа. Этим достигается то, что струя воздуха течет только через полость рта и не заходит в полость носа.

Чихание есть тоже защитный акт, имеющий целью вытолкнуть из полости носа то, что раздражает его внутреннюю поверхность. Механизм чихания в начале своего действия походит на механизм кашля. Сначала человек производит глубокое вдыхание; это делается для того, чтобы набрать в легкие как можно больше воздуха; затем вследствие опускания мягкой части нёба сообщение дыхательного горла со ртом закрывается, остается сообщение только с полостью носа.

После этого наступает судорожное выдыхание, причем струя воздуха выходит наружу только через нос, выталкивая из полости все лишнее. Чихание может быть вызвано не только раздражением полости носа, но и другими причинами, например, ярким светом; иногда оно начинается без всякой видимой причины при расстройствах нервной системы, особенно у истеричных людей.

ГЛАВА 10
Что такое икота?

В отличие от кашля и чихания, икота не есть акт защиты организма от последствий болезни. Она сама по себе представляет болезнь. Вызывается она судорожным опусканием грудобрюшной преграды, вследствие чего полость груди вдруг увеличивается и легкие быстро растягиваются; наружный воздух сильной струей направляется в легкие, но наталкивается на закрытую голосовую щель и с силой ударяет в голосовые связки, оттого и получается звук икоты. Во всех этих движениях роль защитного акта играет закрывание голосовой щели. Значение его в том, что голосовые связки не позволяют сильной струе воздуха внезапно ворваться в легкие и тем защищают их от механических повреждений, которые могли бы получиться в нежных тканях дыхательных путей и легочных пузырьков.

Причиной икоты обыкновенно бывают разные расстройства стенок кишечного канала, а у детей – резкое остывание тела или холод. В некоторых случаях икота отличается необыкновенным упорством и продолжительностью, так что доводит больного до истощения.

ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ.
РАБОТА МЫШЦ

ГЛАВА 1
Почему мышцы называются мускулами?

Мышца есть то, что принято называть мясом. Это пучок тонких волокон, которые легко отделяются друг от друга, если мышцу сварить. Назначение мышц заключается в том, чтобы двигать отдельные части тела и передвигать все тело с места на место. Это назначение они могут выполнять благодаря своей способности растягиваться и сокращаться, как резина. Если один конец мышцы прикрепляется к какому-нибудь неподвижному месту скелета, а другой – к подвижной части его, например, к костям рук (предплечья), то при укорачивании мышца тянет за собой кости предплечья и рука сгибается в локте. Мышца сократившаяся делается короче, но зато толще; растянутая же мышца бывает длинной и тонкой.

Чтобы мышца стала сокращаться, необходимо чем-нибудь ее раздражить. В живом человеке таким раздражителем служат приказы, исходящие из головного мозга. Приказы эти передаются по особым нервам, которые получили название двигательных. Что это за приказы, в чем заключается их природа, какая сила двигается по нерву от мозга к мышце, – это достоверно не известно; для простоты будем считать эту силу похожей на электричество. Двигательный нерв подходит к середине мышцы, и от середины возбуждение передается к ее концам. По мере движения этого возбудителя мышца сокращается и вздувается. Если мышца лежит под кожей, то движение вздутия видно снаружи, и кажется, будто под кожей бежит мышка. Вот почему римляне и назвали мышцу «musculus», что значит мышка.

ГЛАВА 2
Как мертвую лягушку заставить двигаться

Мышцы отличаются большой живучестью. После смерти животного или человека многие мышцы долго сохраняют жизнеспособность, и они не сокращаются в трупе лишь потому, что головной мозг не может посылать необходимых для этого приказов. Особенно живуча мышца сердца. Нашему физиологу профессору Кулябко удалось заставить сокращаться, т. е. биться, сердце ребенка, умершего сутки назад. Для этого надо было вызвать дыхание сердечной мышцы, а чтобы заставить ее поглощать кислород, через сердце надо было пропускать теплый раствор соли, так называемый физиологический раствор, насыщенный кислородом.

Очень живучи мышцы у лягушки. Вырезанную лягушечью мышцу можно заставить сокращаться, если раздражать ее электричеством. В данном случае электричество заменяет те приказы головного или спинного мозга, которые заставляют сокращаться мышцы в живой лягушке. Раздражение электричеством заставляет мышцу сокращаться и в том случае, если раздражителя мы прикладываем не к самой мышце, а к нерву, который к ней подходит. Вынув у мертвой лягушки все внутренности, можно видеть в задней половине полости тела у позвоночного столба пучок нервов, отходящих к задним ногам. Если к этим нервам приложить концы проводов электрической машинки, употребляемой для лечения электричеством, мертвая лягушка начинает двигать ногами.