Очень долгий путь

Своего сердца у человека не будет, а протез должен работать в том же ритме, в каком работало живое сердце. Следовательно, надо найти или создать источник информации, который «подсказывал» бы необходимую частоту его сокращений; объем крови, которую он должен перекачивать в минуту; то, как он должен откликаться на все изменения внешней и внутренней среды, на болезни и волнения, на умственную и мышечную работу. Короче говоря, нужно добиться, чтобы искусственное сердце находилось в таких же гармонических отношениях со всем организмом, как сердце живое, тысячами неподсчитанных связей соединенное с ним.

Вероятно, создание сердечного протеза было бы куда реальней уже сегодня, если бы он требовал только конструкторских усовершенствований, т. е., если бы все дело было в «технических причинах». Беда в том, что механическое сердце не только (и не столько) техника, но и физиология. Точнее, физиология плюс кибернетика. То самое «искусство управлять», о котором шла речь.

Протез сердца всегда должен «знать», как ему надлежит работать, чтобы соответствовать жизнедеятельности всего организма. Целостный организм — система саморегулирующаяся; приданный ему искусственный орган — сердце — должен с предельной точностью включиться в эту саморегуляцию. Однако регулировать деятельность будет какой-то механизм.

Каким образом?

Для того чтобы согласовать искусственную и естественную системы управления, нужно досконально изучить процесс управления в организме, понять, каким образом поддерживается в нем относительное постоянство внутренней среды.

Многое уже известно науке, за прежние века накоплено колоссальное количество знаний и у медиков, и у биологов. Но все это по большей части сведения описательные, качественные, относящиеся к отдельным органам и системам. Надо как-то увязать эти разрозненные сведения друг с другом, найти их количественное соотношение, выразить математически весь грандиозный комплекс физиологических процессов.

Человек — идеально организованная система, но еще до сих пор не разгадано, как осуществляется в ней идеальное управление. До сих пор неведомо, каким образом сердце «узнает», как ему надо изменить режим работы, сколько в минуту перекачивать крови, чтобы поддерживать жизнь человека в непрерывно меняющихся внешних и внутренних условиях. Не зная этого, не зная, на чем основываются приспособительные реакции сердца, нельзя научиться управлять механическим сердечным протезом.

Как «угадает» искусственное сердце, сколько надо дать «ударов» в минуту, когда человек бежит или когда сочиняет стихи? Как оно сможет обеспечить более интенсивным кровообращением тот или иной заболевший орган? Какой темп должно оно взять, когда студент, умирая от страха, стоит перед экзаменатором, или как должно сбавить темп, когда отличная оценка уже проставлена в зачетной книжке? С какой скоростью нужно «прогонять» кровь по сосудам отдыхающего старика и по сосудам играющего в «классы» ребенка?

Не счесть вопросов, которые можно таким образом поставить. Немыслимо предвидеть и изучить все возможные ситуации, в какие попадает человек на протяжении жизни. А между тем искусственное сердце нужно приспособить именно к каждой ситуации, к любой потребности каждого человека в каждую единицу времени.

Это, казалось бы, неразрешимое уравнение с числом неизвестных, равным бесконечности, можно решить одним путем: создать модель совместной работы различных частей организма, связанных с кровообращением и дыханием. Математическую модель комплекса физиологических систем, закодированную в виде программы для электронно-аналоговой машины.

Сперва это должна быть модель для изучения процессов контроля и управления в человеке и животных, по аналогии с которыми и создается данная модель. И лишь после нее сотворить более полную и сложную, тоже математическую модель для управления искусственным сердцем.

Первая упрощенная модель подразумевает получение ответов от электронно-аналоговой машины на вопросы: как количественно связаны между собой все характеристики организма и как они связаны с кровообращением? С помощью моделирования можно разобраться в этой взаимосвязи, узнать, что происходит в физиологических системах животного, когда к нему подключено искусственное сердце. В конечном счете, изучая модель, можно найти то минимальное (один-два-три) количество самых главных показателей, по которым следует «настраивать» деятельность сердечного протеза.

Найти алгоритм управления. Только после этого можно будет создать другую программу, заложить ее в другой электронный механизм и поручить ему автоматическое управление искусственным сердцем.

Какое из двух научных направлений победит: трансплантация — пересадка — живых сердец или имплантация — вживление — механических? Или, быть может, оба направления объединятся в одно и будут дополнять друг друга?