Искра жизни. Электричество в теле человека

Уже не одно столетие известно, что сердце имеет внутренний ритм и продолжает биться, когда его удаляют из тела живого животного. Одним из первых этот феномен описал великий римский врач Гален. За ним последовали и другие, включая Леонардо да Винчи, который отмечал, что сердце сокращается само по себе. Уильям Гарвей демонстрировал, что даже части разрезанного сердца угря продолжают сокращаться. Возможно, именно из-за этой внутренней активности древние греки считали, что душа человека находится в его сердце. Конечно, у сердцебиения совсем не духовное происхождение, оно возникает в результате электрических явлений, происходящих в клетках сердца.

По сути наше сердце — это насос, управляемый электричеством. Кровь входит через верхние камеры (предсердия), которые сокращаются первыми и проталкивают кровь в значительно более крупные нижние камеры (желудочки). Желудочки сокращаются синхронно примерно через полсекунды — правый желудочек гонит кровь в легкие, а левый заставляет ее циркулировать по всему телу.

Обратные клапаны между верхними и нижними камерами позволяют крови течь только в одном направлении — от предсердия в желудочки. Аналогичные обратные клапаны находятся на выходе из желудочков, отделяя их от крупных сосудов. Если эти клапаны дают течь, что может случиться с возрастом, то кровь перекачивается менее эффективно, организм получает меньше кислорода, и человек чувствует постоянную усталость. Камеры с правой и с левой стороны сердца физически разделены, что предотвращает смешивание богатой кислородом крови, выходящей из легких, с кровью, поступающей из тканей. Поскольку клетки сердца связаны друг с другом, они сокращаются синхронно, и сердце бьется как единый орган.

Электрическая система сердца. Клетки, задающие ритм, находятся в синусном узле на стенке правого предсердия. Черными линиями со стрелками обозначены пучки волокон, образующие проводящие пути, по которым электрические сигналы поступают к нижним камерам (желудочкам). Две стороны сердца физически разделены, но сокращаются одновременно. По легочной артерии кровь поступает из правой стороны сердца в легкие. После насыщения кислородом в легких кровь возвращается в левую сторону сердца откуда поступает в аорту и распространяется по всему организму. Момент, когда сердце сокращается, называют систолой, а момент, когда оно полностью расслабляется, — диастолой.

Каждое сокращение инициируется группой задающих ритм клеток (так называемым синусно-предсердным узлом), которые расположены в верхней правой камере сердца и называются водителем ритма. Эти клетки генерируют электрические импульсы, передаваемые остальным клеткам по специализированным проводящим каналам: сначала к предсердно-желудочковому узлу, находящемуся в месте примыкания правого предсердия и желудочков, а затем к стенкам самих желудочков. Время передачи электрических сигналов таково, что они сначала достигают верхних камер, а потом желудочков. Неодновременность моментов возбуждения необходима для того, чтобы сердце могло выполнять роль насоса. При нарушении последовательности возбуждения сердце перестает биться ровно и теряет способность перекачивать кровь находится под угрозой.

Хотя средняя частота сокращений сердца в спокойном состоянии составляет 70 ударов в минуту (т.е. примерно 100 000 ударов в сутки), она очень широко варьирует от человека к человеку. У спортсменов частота сокращений в состоянии покоя значительно ниже, нередко всего 40 ударов в минуту. Рекордно низкая частота сокращений (28 ударов в минуту) была зарегистрирована у велосипедиста Мигеля Индурайна, который выигрывал гонку Tour de France пять раз кряду. В отличие от спортсменов сердце младенцев бьется намного быстрее, чем у взрослых людей (130–150 ударов в минуту). К тому же частота сокращений сердца меняется в зависимости от размера тела. Так, у более мелких животных (включая младенцев) в состоянии покоя частота сокращений выше: сердце крошечной землеройки бьется с частотой 600 ударов в минуту, а у слона — 25 увесистых ударов в минуту.

Электрокардиограмма

Электрические сигналы, генерируемые клетками сердца, вызывают ничтожные изменения электрического потенциала на поверхности тела, которые можно зарегистрировать с помощью электродов, прикладываемых к коже. Это основа получения электрокардиограммы, которую все знают по аббревиатуре ЭКГ.