Глава 2. Иван Михайлович сечен

Учение о физиологии дыхания

  Родился Иван Михайлович Сеченов в августе 1829 года в селе Теплый Стан Симбирской губернии. По достижению 14 лет поступил в инженерное училище в Санкт-Петербурге, а по завершению своего обучения направился в Киев саперным офицером. В 1850 году ушел в отставку и решил поступить на медицинский факультет Императорского Московского университета. Окончил он его с отличием, после чего был командирован за границу для подготовки к научной деятельности и за четыре года успешно провел несколько исследований. Также посещал лекции в Германии у таких деятелей как И. Мюллер, К. Людвига и др. И. М, Сеченов защитил докторскую диссертацию уже на родине, в марте 1860 года «Материалы для будущей физиологии алкогольного опьянения.

  Иван Михайлович подчеркнул необходимость повсеместного введения в университетах практических занятий по физиологии. При нем кафедра физиологии факультета Императорского Московского университета впервые была выдвинута должность лекционного ассистента. Практические опыты проводились прямо во время лекции на глазах у студентов. Подобного рода демонстрации побуждали интерес и стремление к самостоятельной научной работе среди учащихся. А в 1893 году добились открытия нового здания Физиологического института Московского университета. На протяжении долгих лет в этом здании сохранялся мемориальный кабинет И. М. Сеченова. В 1930 году было решено преобразовать ИМУ в 1-й Московский медицинский институт, а в 1955 году именовали в честь Ивана Михайловича Сеченова, ныне Первый МГМУ им. И. М. Сеченова.

  И. М. Сеченов является автором 106 научных работ по физиологии дыхания и крови, растворению газов в жидкости и газообмену, физиологии центральной нервной системы, нервно-мышечной физиологии и электрофизиологии. Список всех его работ собран в фундаментальной монографии Н. А. Григорьян.

  Одно из важных направление научных исследований И. М. Сеченова является физиология дыхания. Он стал первым, кто смог проанализировать растворенные в крови газы, открыл карбоксигемоглобин – химическое соединение гемоглобина с углекислотой.  Исследования по растворению газов в жидкостях заложили основы будущей авиационной, а позднее и космической физиологии, а также медицины. Для создания экспериментальных изучений процессов дыхания были сконструированы приборы и аппараты. На момент деятельности в лаборатории Карла Людвига, Сеченов создал абсорбциометр – это прибор для извлечения газов из крови. Данное приспособление позволило с достаточной точностью анализировать поглощение газов цельной кровью и плазмой, а после изучать напряжение газов в крови. Этот прибор отличался от остальных своих ранних прототипов тем, что кровь помещали в возобновляемую торричеллиеву пустоту, что обеспечивало полное извлечение газов, поглощенных кровью.

  С помощью абсорбциометра были проведены точные исследования парциального давления кислорода в альвеолах в норме. При «колебаниях воздушного давления книзу» установлен закон постоянства состава альвеолярного воздуха при нормальном барометрическом давлениии и парциальном давлении кислорода.

  В середине апреля 1875 года на воздушном шаре «Зенит» двое французских воздухоплавателей Кроче-Спинелли и Сивеля, поднялись на высоту свыше 8 километров, что привело к их гибели. Данный случай встревожил И. М. Сеченова и мотивировал его к проведению исследований по поиску причины катастрофы. Причины гибели не были раскрыты другими физиологами, так как состав альвеолярного воздуха не был известен, а теории легочного обмена не существовало. Иваном Михайловичем Сеченовым были проведены работы по изучению изменению барометрического давления. Результаты были опубликованы спустя пять лет в 1880 году на русском и немецком языках. Таким образом впервые была разобрана математическая теория состава альвеолярного воздуха и выведены формулы для его расчета при меняющихся параметрах давления и состава атмосферного воздуха.

  Его расчеты показали, что при неизменности обменных процессов парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе на высоте 8000 м должно снизиться до 5 мм ртутного столба. «Но такое падение парциального давления равнозначно задушению, потому что гемоглобин крови поглощал бы слишком мало кислорода, чтобы жизнь могла продолжаться». Более того, по расчетам Сеченова опасность для жизни возникает гораздо раньше, — как только «парциальное напряжение пойдет книзу от 20 мм, наступают условия для задыхания». Отсюда следует, что аэронавты достигли высоты, на которой парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе было столь мало, что уже не могло поддерживать жизнь. Возможность экспериментально подтвердить расчеты и закономерности, открытые Сеченовым, появилась лишь 25 лет спустя. Другой важный вывод Сеченова касается влияния углекислоты на регуляцию дыхания, — он первым обратил внимание на то, что не кислород, а именно углекислота оказывает существенное влияние на регуляцию дыхания. Его теория состава альвеолярного воздуха имела исключительно важное значение для возникновения и развития летного и водолазного дела. Вот почему И.М. Сеченов по праву считается основоположником авиационной и космической физиологии. Но, пожалуй, самой замечательной областью исследований Ивана Михайловича является физиология центральной нервной системы (ЦНС).

  Во времена Сеченова представления о работе мозга были весьма ограниченными. В середине XIX в. еще не существовало учения о нейроне как структурной единице нервной системы. Оно было создано лишь в 1884 г. испанским гистологом С. Рамон-и-Кахалем, лауреатом Нобелевской премии 1906 г. Не существовало и понятия о синапсе, которое было введено в 1897 г. английским физиологом Чарльзом Шеррингтоном, сформулировавшим принципы нейронной организации рефлекторной дуги. До Сеченова, как уже отмечалось, рефлекторный принцип применялся лишь к деятельности спинного мозга, — И.М. Сеченов впервые распространил рефлекторный принцип на деятельность головного мозга.

  В 1862 г., работая в лаборатории Клода Бернара во Франции, в экспериментах на лягушках с послойной перерезкой и раздражением центров головного мозга кристалликами поваренной соли, Сеченов показал, что в зрительных буграх и продолговатом мозге имеются механизмы, активно задерживающие рефлекторные движения. Таким образом, он открыл центральное (сеченовское) торможение и впервые продемонстрировал, что наряду с процессом возбуждения, в центральной нервной системе существует другой активный процесс — торможение, без которого немыслима интегративная деятельность центральной нервной системы.

  Продолжая свои исследования, Сеченов пришел к выводу о «родстве психических явлений с так называемыми нервными процессами в теле человека, т.е. актами чисто соматическими» (по сущности их рефлекторного происхождения). «Все бесконечное разнообразие проявлений мозговой деятельности, — писал он, — сводится окончательно к одному лишь явлению — мышечному движению. Смеется ли ребенок при виде игрушки; улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к родине; дрожит ли девушка при первой мысли о любви; создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге, — везде окончательным фактором является мышечное движение». Таким образом, Сеченов выдвинул идею о рефлекторной (т.е. материальной) основе психической деятельности и впервые предложил подойти к изучению психических процессов с помощью физиологических методов, ибо «все акты сознательной и бессознательной жизни по способу происхождения суть рефлексы». Иными словами, И.М. Сеченов впервые в истории науки сформулировал учение о рефлексе как универсальном физиологическом механизме деятельности организма, обеспечивающем его жизнедеятельность и приспособление к изменяющимся условиям внешней среды.

  Его исследования по изучению психических явлений обобщены в психофизиологическом трактате «Рефлексы головного мозга», который И.П. Павлов назвал «гениальным взмахом сеченовской мысли». Суть этой работы лаконично выражена в двух ее первоначальных названиях, измененных по требованию цензуры: «Попытка свести способ происхождения психических явлений на физиологические основы», а затем «Попытка ввести физиологические основы в психические процессы».

  Этот труд был написан по заказу редактора передового и широко распространенного журнала «Современник» — Н.Г. Чернышевского (впоследствии его сменил на этом посту Н.А. Некрасов). Перед Сеченовым была поставлена задача: дать анализ современного состояния естествознания. Когда работа была написана и уже набрана в № 10 этого журнала за 1863 г., материалистические взгляды автора на поведение человека и психическую деятельность, подтвержденные его физиологическими опытами на лягушках, заставили цензора Министерства внутренних дел признать это сочинение опасным, — публикация в журнале «Современник» была запрещена и набор был рассыпан. Однако цензурой дозволялось «напечатание оной в медицинском или другом специальном издании» под иным названием и «с рядом существенных цензурных изъятий». В итоге в том же 1863 г. работа И.М. Сеченова была опубликована в еженедельном журнале «Медицинский вестник» (№ 47—48) под новым названием «Рефлексы головного мозга».

  В 1866 г. «Рефлексы головного мозга» вышли отдельным изданием и, несмотря на арест, наложенный на весь тираж, и угрозу судебного процесса по обвинению в развращении нравов, книга эта получила огромный резонанс в общественной и научной жизни России. Ее передавали из рук в руки и зачитывали до дыр. «Физиология должна признать своего неоспоримого отца в высокоталантливой и столь же оригинальной и светлой личности И.М. Сеченова», — писал о нем К.А. Тимирязев. Только в 1867 г. Министерство юстиции отказалось от своих претензий в суде, ибо «...гласное развитие материалистических теорий при судебном производстве этого дела может иметь последствием своим распространение этих теорий в обществе, вследствие возбуждения особого интереса к содержанию этой книги». «Рефлексы головного мозга» издавались 16 раз на русском языке и были переведены на французский, английский, венгерский и другие иностранные языки. И.П. Павлов позднее писал: «Исходную точку наших исследований я отношу к концу 1863 г., к появлению известных очерков Сеченова «Рефлексы головного мозга». Ученик и последователь И.П. Павлова — академик АН и АМН СССР Петр Кузьмич Анохин, создатель теории функциональных систем организма, назвал «Рефлексы...» «жемчужиной русской науки» и отметил, что книга эта явилась «одновременно и глубоким научным произведением, и политической проповедью, звавшей к новой материалистической культуре».