Мир под напряжением. История электричества: опасности для здоровья, о которых мы ничего не знали

Все подобные органы рыб, вне зависимости от специализации, чувствительны и к давлению, и к электричеству. Органы боковой линии, которые в основном чувствуют потоки воды, реагируют и на электрические стимулы, а ампулы Лоренцини, в основном засекающие электрические токи, реагируют и на механическое давление. Таким образом, морские биологи в свое время считали, что пьезоэлектричество играет важную роль в работе и боковой линии, и уха[456]. Ханс Лиссман, когда-то самый выдающийся в мире специалист по электрическим рыбам, считал, что это так. Позже анатом Мюриэл Росс, получившая грант от NASA для исследования воздействия невесомости на уши, подчеркивала, что отолиты рыб и родственные им отоконии («волосковый песок») в гравитационных сенсорах наших ушей являются пьезоэлектриками. Механическая и электрическая энергия, утверждала она, взаимозаменяемы, а обратная связь между волосковыми клетками и пьезоэлектрическими мембранами преобразует одну форму энергии в другую.

В другом связанном с этим исследовании 1970 г. Деннис О’Лири подверг желеобразные купулы полукруглых каналов лягушек – органов равновесия во внутреннем ухе – воздействию инфракрасного излучения. Реакция волосковых клеток в каналах соответствовала электрической, а не механической модели этих органов.

Недавно ученые доказали, что внешние волосковые клетки улитки сами по себе являются пьезоэлектриком. Они накапливают напряжение, реагируя на давление, а также удлиняются и укорачиваются при воздействии электрического тока. Их чувствительность невероятна: тока силой в один пикоампер (одну триллионную часть ампера) достаточно, чтобы длина волосковой клетки изменилась на измеримую величину[457]. Электрические токи, курсирующие сложными путями, обнаружили также в текториальной мембране и кортиевом органе[458]. А в маленьком пространстве между верхушками волосковых клеток и нижней частью текториальной мембраны были обнаружены пульсирующие волны, которые отражаются между внешними волосковыми клетками, текториальной мембраной и внутренними волосковыми клетками[459]. Австралийский биолог Эндрю Белл рассчитал, что в человеческой улитке эти волны жидкости должны иметь длину от 15 до 150 микрон (миллионных частей метра) – именно такой размер нужен, чтобы волосковые клетки длиной 20–80 микрон вошли в музыкальный резонанс. Белл сравнил эти волны с поверхностными звуковыми волнами, а кортиев орган – с резонатором на поверхностных акустических волнах, популярным электронным устройством, которое пришло на смену кристаллам кварца во многих отраслях промышленности.

В электрической модели слуха, созданной этими учеными, описано несколько мест, где электричество воздействует непосредственно на ухо. Внутренние волосковые клетки – электрорецепторы. Внешние волосковые клетки – пьезоэлектрики. Текторальная мембрана – пьезоэлектрик. И, поскольку на эти структуры может воздействовать как постоянный, так и переменный ток, многие ранние сообщения об услышанном электричестве – в том числе и те, которые списывали просто на «вибрации кожи», – нужно заново переоценить, утверждал Оффутт.

Именно тончайшей чувствительностью кортиева органа к электричеству объясняются как сообщения XIX в. о возможности слышать постоянный ток, так и сообщения XX в. о возможности слышать переменный ток. А еще мы теперь можем лучше понять, почему же полвека назад так страдала клиентка Кларенса Виске из Санта-Барбары и почему миллионы людей страдают сейчас. Тем не менее одного кусочка слуховой «мозаики» все еще не хватает.

Чтобы стимулировать слух, необходимо приложить к ушному каналу постоянный или переменный ток с силой примерно один миллиампер (одна тысячная ампера)[460]. Если же электрод поместить прямо в жидкость улитки, достаточно одного микроампера (миллионной части ампера)[461]. Если ток прикладывать непосредственно к волосковой клетке, то даже ток в один пикоампер (одну триллионную часть ампера) вызывает механическую реакцию[462]. Очевидно, совать электроды в наружное ухо – неэффективный способ стимуляции волосковых клеток. Их достигает лишь очень малая часть приложенного тока. Но в современном мире электроэнергия добирается до волосковых клеток напрямую, в виде радиоволн, для которых кости и мембраны прозрачны. Волосковые клетки еще и купаются в электрических и магнитных полях, излучаемых линиями электропередачи и электроприборами, которые подключены к ним. Все эти поля и радиоволны проникают во внутреннее ухо и индуцируют электрический ток внутри улитки. Возникает другой вопрос: почему же мы все тогда не слышим постоянной какофонии звуков, заглушающих любые разговоры и музыку? Почему бо́льшая часть электрического шума ограничена либо очень низкими, либо очень высокими частотами? Ответ, скорее всего, связан с той частью уха, которая обычно не ассоциируется со слухом.

Как услышать ультразвук