Глава 2
Периферические механизмы болевого ощущения

Восприятие и анализ раздражении осуществляется в организме животных и человека сложными системами, которые, по предложению И. П. Павлова, носят название анализаторов.

Анализаторы являются теми каналами связи, по которым в мозг поступает информация обо всем, что совершается в окружающем мире и во внутренней среде организма. Благодаря тесному взаимодействию друг с другом, анализаторы имеют возможность охватить максимальное количество раздражений и выделить из них наиболее важные, наиболее существенные и необходимые для целесообразной деятельности организма. Число анализаторов отнюдь не ограничивается пятью чувствами, известными со времен Аристотеля. Анализ событий, протекающих во внутренней среде, охватывает множество систем. Без этого анализа немыслима регуляция функций. В этом плане можно говорить и о болевом анализаторе, т.е. анатомо-физиологической системе, выделяющей, анализирующей и дифференцирующей специфические болевые раздражения.

Каждый анализатор состоит из воспринимающего прибора, центростремительного (чувствительного) нервного волокна, низшего нервного центра в спинном мозгу и, наконец, высшего нервного центра в коре головного мозга. Основной анализ поступающей информации происходит в высших отделах центральной нервной системы, причем анализаторная функция головного мозга неотрывно связана с его синтетической деятельностью.

«Нервная система,— говорит И. П. Павлов [6],— есть всегда больший или меньший комплекс анализаторных приборов, анализаторов. Оптический отдел выделяет для организма световые колебания, акустический — воздушные и т.д. В свою очередь каждый из этих отделов дробит соответствующую часть внешнего мира на длиннейший ряд отдельных элементов. К каждому данному анализатору должны быть отнесены как периферические приборы всевозможных афферентных (центростремительных, чувствительных.— Г. К.) нервов (трансформаторы, из которых каждый превращает в нервный процесс только определенную энергию), так и сами нервы, и клеточные мозговые концы. Понятно отсюда, в анализаторской работе участвуют как те, так и другие».

Рецепторы

На любые нарушения химического состава, физических и биологических свойств внешней среды одноклеточные животные отвечают всей своей поверхностью или отдельными точками ее. Воспринимающая, или рецептивная (от латинского слова recipio — принимаю, воспринимаю), поверхность их тесно связана с реагирующим веществом клетки.

Иначе обстоит дело с многоклеточными организмами. Даже у самых простых животных существуют специальные образования, задача которых сигнализировать обо всех изменениях во внешней и внутренней среде.

В процессе эволюции эти воспринимающие, чувствительные, рецептивные клетки под непрерывным воздействием внешней среды приобрели специфические, им одним свойственные качества. Одни из них стали отвечать на световые раздражения, другие — на звуковые, третьи — на вкусовые, и т.д. и т.п.

Постепенно, в течение многих миллионов лет у животных совершенствовались органы чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния). Эти органы связаны с центральной нервной системой особыми нервами (зрительными, слуховыми, обонятельными), по которым раздражения, возникающие в воспринимающих клетках, передаются в головной мозг.

В основе жизнедеятельности сложного организма лежит рефлекторный акт. «Исходный же пункт рефлекса,— говорит И. П. Павлов[7],— составляет раздражение периферических окончаний центростремительных нервов. Этими окончаниями пронизаны все органы и все ткани их. Эти окончания необходимо представить как крайне разнообразные, специфические, подобно окончаниям нервов органов чувств, приспособленные каждое к своему своеобразному раздражению механического, физического или химического характера образования. Степенью их работы в каждый данный момент определяется размер и комбинация деятельности организма».

Особые образования, воспринимающие раздражения из внешней и внутренней среды, носят название рецепторов. Природа поставила перед ними сложную задачу — трансформировать энергию внешнего раздражения в процессе нервного возбуждения. Каждый рецептор воспринимает только определенные раздражения. Рецепторы уха возбуждаются звуковыми волнами и не реагируют на свет или запах. Специфическим раздражением для глаза является свет, для органов обоняния — запах. При раздражении теми или иными химическими веществами вкусовых сосочков языка возникает вкусовое ощущение. Каждое из перечисленных раздражений действует на определенные рецепторы и вызывает характерное, свойственное данному рецептору ощущение. Свет для глаза, звук для уха, запах для носа принято называть адекватными раздражителями.

В то же время известно, что ощущение света можно получить при механическом или электрическом раздражении глаза, ощущение звука — при пропускании через ухо электрического тока, вкусовое ощущение — при электрическом раздражении языка и т.д. Однако эти реакции резко отличаются от нормальных физиологических ощущений. Они возникают обычно лишь при очень сильных раздражениях и по своему характеру более или менее примитивны. Вызывающие их раздражения носят название неадекватных.

Чувствительность рецепторов не всегда одинакова. В некоторых случаях она повышается, в некоторых падает. Любое воздействие на организм может изменить чувствительность рецепторного аппарата.

Особый интерес представляет способность рецепторов приспособляться к силе раздражителя, адаптироваться.

Вы потушили в комнате свет. В темноте Ваши глаза ничего не различают, и Вы ориентируетесь лишь ощупью. Но... Проходит несколько минут, и Вы замечаете, что в комнате не так уж темно, как казалось вначале. Кое-что удается разглядеть и в беспросветной, казалось бы, темноте. Ваши глаза привыкли к отсутствию света, адаптировались. Чувствительность сетчатки повысилась во много тысяч раз. Вы начали видеть, несмотря на отсутствие света.

Возьмем другой случай. На кухне утечка газа. Вы входите с улицы в квартиру и сразу ощущаете характерный запах. Но те, кто находился все время на кухне, запаха не ощущают. Рецепторы обоняния приспособились к запаху, адаптировались и перестали на него реагировать.

Рецепторы имеют различное строение и предназначены для различных целей. Своеобразное строение позволяет им тонко воспринимать различные раздражения и передавать информацию по нервным путям в центральную нервную систему.

В отличие от внешних воспринимающих приборов (экстерорецепторов) рецепторы, расположенные во внутренних органах и тканях, носят название внутренних рецепторов (интерорецепторов).

В поперечно-полосатых мышцах имеются особого рода рецепторы — мышечные веретена. Они воспринимают изменения формы и напряжения мышцы, развивающиеся при активном и пассивном ее сокращении. Такие же веретена можно обнаружить в фасциях и сухожилиях. Эти воспринимающие приборы мышц и сухожилий объединяются под общим названием проприорецепторов (рис. 1).

Советские исследователи (К. М. Быков, В. Н. Черниговский, Р. М. Могендович и др.) посвятили ряд исследований изучению нервной сигнализации из внутренних органов. Их работы показали, что в жизни организма интерорецепторы играют первостепенную роль. Эти миниатюрные воспринимающие приборы посылают в центральную нервную систему подробную информацию обо всех изменениях во внутренней среде.

Советский ученый Б. И. Лаврентьев изучил нервные окончания во внутренних органах, и ему мы обязаны знакомством с их строением и распределением. Своими исследованиями Б. И. Лаврентьев показал, что в мышцах, кровеносных сосудах, в сердце можно обнаружить характерные нервные приборы, воспринимающие давление, изменение химического состава внутренней среды и, вероятно, также болевое ощущение. Советские гистологи (Г. Ф. Иванов, Б. А. Долго-Сабуров, П. Е. Снесарев и др.) дали подробное описание рецепторов, обнаруженных во всех органах и тканях организма.

Рис. 1. Нервы и нервные окончания в мышце (схема)

1 — двигательные нервы, оканчивающиеся нервными бляшками;
2 — чувствительные нервные волокна;
3 — болевое нервное волокно;
4 — симпатическое нервное волокно;
5 — кровеносный сосуд

Интерорецептивные импульсы не всегда доходят до сознания или, вернее, «осознаются» только при определенных условиях. Большей частью они вызывают «те неопределенные ощущения, которые сопровождают акты, совершающиеся в полостных органах груди и живота», о которых говорил в своих знаменитых «Рефлексах головного мозга» И. М. Сеченов. Все необходимые меры применяются подчиненными отделами головного и спинного мозга.

Воспринимающие приборы организма человека и животных делятся по своим физиологическим свойствам на несколько групп. Первую группу составляют рецепторы, отвечающие на химические раздражения. Это — так называемые химиорецепторы. Сюда относятся органы обоняния, вкуса, а также все чувствительные нервные приборы, расположенные на внутренней поверхности кровеносных и лимфатических сосудов, в пищеварительном тракте, в тканях и органах и сигнализирующие об изменении химического состава крови, лимфы и тканевой жидкости.

Химиорецепторы внутренних органов имеют особо важное значение для сохранения постоянства внутренней среды организма. Каждое колебание в составе крови, любое изменение ее физико-химических и биологических свойств, появление одних веществ и исчезновение других рождает в этих рецепторах своеобразные сигналы, которые они передают в центральную нервную систему.

К этой же группе следует отнести и рецепторы, реагирующие на изменение концентрации и осмотического давления крови в тканевой жидкости (осморецепторы). Значение химиорецепторов необычайно велико для регулирования многообразных и необычайно сложных физиологических процессов в организме.

Ко второй группе относятся фоторецепторы, т.е. нервные образования, воспринимающие свет. У низших беспозвоночных животных эти рецепторы нередко покрывают всю поверхность тела. Например, у дождевого червя, наряду со специальными светочувствительными органами, расположенными на обоих концах тела, весь наружный покров способен отвечать на световые раздражения. Любопытно отметить, что у лягушек, имеющих, как известно, хорошо развитые глаза, кожа обнаруживает необычайную чувствительность к свету.

Наиболее сложным и в то же время наиболее тонким и совершенным световым рецептором является глаз, но описание его не входит в нашу задачу.

Третья группа рецепторов включает нервные приборы, чувствительные к изменениям температуры внешней среды. Это так называемые температурные рецепторы (терморецепторы). При раздражении этих нервных образований человек ощущает тепло или холод.

Они расположены на коже, на слизистых оболочках пищеварительного тракта, дыхательного аппарата и т.д.

Для того чтобы изучить температурную чувствительность кожи, обычно пользуются плоскодонным узким сосудом из какого-нибудь легкого металла. Сосуд заполняется холодной или горячей водой, и дно его прикладывается к определенным участкам поверхности тела. При этом можно заметить, что в одних точках возникает отчетливое ощущение тепла, в других — холода.

Общее число температурных точек на поверхности кожи взрослого человека равно приблизительно 280 тыс., причем 30 тыс. приходится на долю точек, воспринимающих тепло.

На поверхности тела температурные точки распределены весьма неравномерно. Наиболее чувствительны к температурным раздражениям веки глаза, грудные железы, спина. Область лба мало чувствительна к теплу и очень восприимчива к холоду. Мало чувствительны к резким тепловым раздражениям кожа головы, нижних конечностей, слизистая оболочка полости рта и языка.

Наибольший интерес для нас представляют воспринимающие образования четвертой группы — так называемые механорецепторы. К ним относятся в первую очередь органы слуха, затем органы осязания и нервные окончания, воспринимающие прикосновение к коже, а также давление крови в сосудах (ангио- и барорецепторы).

Слуховой аппарат реагирует, как известно, на звуковые колебания. Звук — одна из форм механической энергии, вызывающая раздражение рецептора слуха и соответствующее слуховое ощущение. Как известно, очень громкие и резкие звуки вызывают настоящее болевое ощущение. Ультразвук действует разрушающе на организм животных и человека.

Ощущение прикосновения возникает при механическом раздражении кожи. Рецепторы прикосновения воспринимают, по-видимому, также и давление, щекотание и зуд. Они передают в центральную нервную систему качественно различную информацию, но в основном реагируют на механические воздействия, поэтому они и носят название механорецепторов.

Чтобы определить у человека чувство давления, на кожу накладывают постепенно утяжеляющиеся грузики. Вначале тяжесть не ощущается вовсе, но постепенно, в зависимости от чувствительности кожных рецепторов, человек начинает ощущать прикосновение, которое, усиливаясь, переходит в чувство давления.

Можно пользоваться и другим, распространенным в медицинской практике, методом. К коже прикладывают тонкие щетинки или отрезки конского волоса. Обычно изготавливают полный набор щетинок или волосков, соединяя их по нескольку штук вместе, т.е. утолщая их в 2—3 раза и больше. Сначала прикладывают один волосок, затем два, три и т.д. На каком-то этапе испытуемый начинает ощущать прикосновение.

Лучше всего пользоваться набором волосков различной толщины (например, из стекла или пластмассы). При определенной, установленной в предварительных опытах, силе давления волоски прогибаются. Если к коже прикладывать волосок и надавливать на него, не вызывая прогиба, можно легко установить толщину волоска, при которой испытуемый ощущает прикосновение, давление или боль. У разных людей порог чувствительности различен. Это зависит в значительной степени от числа и состояния рецепторов. Наибольшей чувствительностью к давлению обладают язык и нос, затем идут последовательно губы, кончики пальцев, ладони, тыл кисти, живот, паховая область и т.д. Чувствительность языка почти в 25 раз превышает чувствительность кожи в паховой области.

На разных участках кожи число приборов, воспринимающих прикосновение и давление, различно. Общее количество их на всей поверхности кожи человека превышает 600 тыс., но в то время как на коже головы оно достигает 200—300 на 1 см², такой же участок кожи голени содержит всего 10—12 рецепторов прикосновения.

Любопытно, что волосы, покрывающие поверхность кожи, очень тонко реагируют на прикосновение. При этом волос играет роль рычага. Наклоняясь, он раздражает нервное сплетение, оплетающее его корень, и тем самым превращается в прибор, воспринимающий прикосновение и давление. В этом отношении особый интерес представляют так называемые вибриссы — осязательные волоски, расположенные на морде или на брюхе некоторых животных (например, кошки). Как правило, корни их густо сплетены многочисленными нервными волокнами, и каждое, самое незначительное, едва ощутимое прикосновение воспринимается ими как соответствующий нервный сигнал из внешнего мира. Вот почему сбривание усов у кошки чрезвычайно затрудняет ориентировку ее в темноте.

Осязание является одним из важнейших источников ощущений у человека. В основе его лежит восприятие прикосновения и давления. Закрыв глаза, мы берем в руки незнакомый предмет. Несколько ориентировочных движений, и мы уже знаем, что предмет этот имеет определенную форму, что поверхность его гладкая или шероховатая, что он сделан из металла или из воска и т.д. Механорецепторы нашей кожи передают в центральную нервную систему импульсы, которые позволяют отличить, скажем, часы от молотка или спичечную коробку от восковой палочки.

Острота осязания определяется при помощи циркуля, ножки которого прикладываются к коже. При сомкнутых ножках воспринимается, как правило, один укол. Постепенно ножки циркуля раздвигаются (на 1—2—3 мм), фиксируется момент, когда испытуемый начинает ощущать два раздельных прикосновения.

Самая высокая острота осязания обнаруживается на кончике языка и на кончиках пальцев, самая низкая — на спине и бедре.

На рис. 2 и 3 представлены сильно увеличенные рецепторы кожи, воспринимающие разнообразные раздражения, падающие на них из внешней среды. Наиболее распространенным видом рецепторов у всех видов животных и человека являются свободные нервные окончания, образующие густопетлистую сеть в поверхностных слоях кожи, в слизистых оболочках и в роговице. Они встречаются также в кровеносных сосудах и во всех внутренних органах, образуя большую группу интерорецепторов (рис. 2, 1). Эти нервные окончания, чрезвычайно тонкие и лишенные миелиновой оболочки, никогда не проникают внутрь клеток, а лежат на их поверхности. Особенно богата ими роговица глаза. Число их уменьшается в волосистых областях кожи и увеличивается в безволосых.

Осязательные пластинки Меркеля, конусообразные тельца и нервные сплетения волосяных луковиц, оплетающие волос, подобно корзинке (рис. 2, 2 и 4), воспринимают прикосновение, давление, деформацию кожи.

Рис. 2. Различные виды рецепторов кожи (схема)

1 — свободные нервные окончания из роговицы глаза; 2 — осязательные пластинки Меркеля; 3 — осязательные тельца Мейсснера; 4 — нервное сплетение волосяной луковицы; 5 — концевая колба Краузе; 6 — тельце Гольджи—Маццони

Рецепторы волосяных луковиц делятся на три группы — Д, G и Т. Наиболее чувствительны к движению волос рецепторы Д. Осязательные волоски у животных (например, усы у кошки) снабжены рецепторами типа G. Рецепторы Т встречаются преимущественно у кроликов и передают сигнализацию не от одного-единственного волоска, а от группы их.

Воспринимающие прикосновение клубки нервных волокон, покрытые соединительной тканью, так называемые тельца Мейсснера, широко распространены в коже человека. Они имеют различную величину, сложное строение и расположены главным образом на подошвах, ладонях, а также на губах, языке и т.д. (рис. 2, 3).

Концевые колбы Краузе (рис. 2, 5) воспринимают чувство холода, продолговатые тельца Руффини — чувство тепла и тельца Гольджи — Маццони — чувство давления (рис. 2, 6).

Широко распространены на поверхности кожи и во внутренних органах тельца Фатер—Пачини. Они относятся к прессорецепторам и передают в центральную нервную систему информацию об изменении давления.

Рис. 3. Нервные окончания волосяного мешочка (с препарата Т. А. Григорьевой)

Рецепторы боли

Уже много лет назад перед исследователями возник вопрос, является ли боль особым чувством, подобно чувствам прикосновения, осязания, тепла, холода? Существуют ли специфические нервные приборы, воспринимающие болевое ощущение, реагирующие только на него и ни на одно другое.

В физиологическом плане вопрос ставится так: существуют ли чувствительные окончания нервов со столь высоким порогом возбудимости, что в них возникает процесс возбуждения лишь при чрезвычайно сильных, разрушительных воздействиях? Если одни авторы допускают существование самостоятельных болевых рецепторов, другие считают, что сверхсильное раздражение нервных окончаний, воспринимающих прикосновение и давление, при определенных обстоятельствах вызывает чувство боли.

Сторонники первой теории, так называемой «теории специфичности», сформулированной в конце XIX столетия немецким ученым Максом Фреем, признают существование в коже четырех самостоятельных воспринимающих «приборов» — тепла, холода, прикосновения и боли — с четырьмя раздельными системами передачи импульсов в центральную нервную систему. Приверженцы второй теории — «теории интенсивности» — допускают, что одни и те же рецепторы, одни и те же системы отвечают в зависимости от силы раздражения как неболевым, так и болевым ощущением. Любое ощущение, утверждают они, основанное на раздражении того или иного воспринимающего прибора, может перейти в боль, если интенсивность воздействия перешагнула какой-то определенный предел. С этой точки зрения болевое ощущение отличается от других ощущений только количественно. Чувство прикосновения, давления, холода, тепла может сделаться болевым, если вызвавший его раздражитель отличается чрезмерной силой.

Еще в 1794 г. дед Чарлза Дарвина — английский врач, натуралист и поэт Эразм Дарвин — утверждал, что боль возникает при чрезвычайно сильных раздражениях рецепторов тепла, прикосновения, зрения, слуха, осязания или обоняния. Немецкий физиолог Мюллер также считал, что все раздражения — механические, химические и температурные — могут при соответствующих условиях дать ощущение боли. Теория интенсивности получила широкое распространение в связи с исследованиями немецкого клинициста Гольдшейдера (начало XX столетия), который в эксперименте на человеке показал постепенный переход чувства прикосновения в чувство боли при уколе иглой определенных точек на поверхности тела.

Переход химических и термических раздражений в болевые может каждый проверить на себе. Горчичное масло или перец при нанесении на кожу или при вдыхании в небольших концентрациях вызывают легкое раздражение или небольшое жжение. В больших концентрациях эти же вещества обладают выраженным болетворным действием.

Исследования Фрея, который пользовался набором калиброванных игл и щетинок, не подтвердили данных Гольдшейдера. Возник длительный и острый спор, не законченный, по существу, до сих пор. В него вовлечены ученые ряда стран (французы Рише, Пьерон, англичане — Гэд и Эдриан, канадец — Мельзак и многие другие). Мнения разошлись и на Всесоюзном симпозиуме по боли, состоявшемся весной 1973 г. в Ленинграде. Ведущий сотрудник Института физиологии Академии наук Грузинской ССР Н. Н. Дзидзишвили энергично поддержал теорию специфичности. В своих опытах он раздражал через тончайший стальной электрод кожу человека монополярным током разной частоты. При этом обнаруживались дифференцированные точки, при пороговом раздражении которых испытуемый ощущал слабое прикосновение, давление или резкую, непереносимую боль.

Напротив, А. В. Вальдман утверждал, что факты, полученные в последние годы, не позволяют признать боль специфической модальностью со своим исключительно обособленным рецепторным аппаратом и самостоятельными путями проведения в центральную нервную систему.

На Вашингтонском симпозиуме по боли (также весной 1973 г.) большинство участников выступало в пользу специфичности болевых рецепторов. Однако до сих пор полемика между сторонниками и противниками теорий специфичности и интенсивности не прекращается. Каждый из них приводит ряд полученных в эксперименте фактов, подтверждающих или опровергающих ту или иную точку зрения. В основном спор идет вокруг кожной чувствительности. Висцеральная боль, т.е. глубинное болевое ощущение, изучено не столь подробно и тщательно. Это обстоятельство значительно ослабляет позиции обеих сторон.

Электрофизиологические исследования, начатые в Англии Эдрианом и продолженные многими отечественными и зарубежными исследователями, показывают, что при сильных раздражениях кожи в нервных волокнах появляются характерные для ощущения боли электрические волны. Английский физиолог Игго обнаружил нервные волокна, в которых электрическая активность появляется только при сверхсильных раздражениях рецепторов, когда испытуемый ощущает боль. При механических и термических воздействиях, не сопровождающихся болью, электрические волны отсутствуют. Следовательно, существуют рецепторы, реагирующие только на особо сильные болевые воздействия.

Эти исследования были подтверждены американским физиологом Перлом в его докладе на Международном конгрессе физиологов в Вашингтоне осенью 1968 г. С помощью тонкой и изящной методики отведения электрических потенциалов от изолированных нервных волокон, каждое из которых передает в центральную нервную систему информацию от специализированных рецепторов прикосновения, тепла или холода, Перл в опытах на кошках и обезьянах показал, что некоторые волокна приходят в состояние возбуждения только при очень сильных механических раздражениях кожи. В 25% покрытых миелином волокон типа А, проводящих импульсы со скоростью 51 м/сек., электрические потенциалы регистрируются лишь при интенсивных воздействиях. На слабые раздражения рецепторов реакция отсутствует. Определенное число волокон с медленной проводимостью от 6 до 37 м/сек) отвечает только на болевое раздражение.

При исследовании тонких безмякотных волокон, передающих импульсы со скоростью 0,4—1,3 м в сек. (волокна типа С), было установлено, что большинство из них (80 из 145 исследованных) реагирует лишь на сильные механические раздражения кожного покрова человека. Обнаружено также значительное число волокон, в которых токи действия регистрируются в том случае, если кожа нагрета до 41—55° С. При более низких температурах импульсация отсутствует. При этом наиболее отчетливая электрическая активность наблюдается при очень высоких, трудно переносимых тепловых воздействиях, когда температура раздражителя выше пороговой на 5— 10°. Оказалось также, что рецепторы, расположенные в поверхностных слоях кожи (в эпидермисе), быстро адаптируются к сильному раздражителю и перестают посылать сигналы в центры, в то время как рецепторы глубоких слоев кожи в течение длительного времени продолжают передавать болевую информацию.

Таким образом, можно считать доказанным наличие рецепторов с высоким порогом раздражения, т.е. низкой возбудимостью, отвечающих на одни лишь сильные и сверхсильные стимулы и отличающихся от рецепторов с низким порогом раздражения.

Проецируя полученные данные на человека, Перл высказывает предположение, что люди начинают чувствовать боль, когда при соответствующих раздражениях залпы электрических потенциалов возникают в медленно проводящих миелиновых волокнах, а по мере того как в процесс вовлекаются рецепторы, передающие сигналы по тонким безмякотным волокнам,— боль нарастает.

Однако приведенные исследования, видимо, не во всем доказательны. Так, наш соотечественник В. М. Хаютин полагает, что можно обойтись и без теории специфичности болевых рецепторов. Записывая электрические потенциалы нервных волокон типа А-дельта и С при болевом ощущении, вызванном введением в кровь брадикинина, он пришел к выводу, что этим волокнам присуща двойная функция. В обычных условиях они проводят импульсы от тканевых рецепторов, воспринимающих физиологические раздражения, а при сильных (болевых) воздействиях сами приходят в состояние возбуждения и как бы превращаются в «рецепторы» боли. При этом в них возникают залпы электрических потенциалов, которые и являются болевым кодом. Свою точку зрения В. М. Хаютин отстаивает и в печати, и на конференциях, посвященных проблеме боли. Но все же в настоящее время большинство исследователей склонны признать боль самостоятельным видом рецепции с болевыми воспринимающими приборами, собственной системой проводников и центральных нервных образований.

Рис. 4. Болевые рецепторы и нервные волокна кожи человека (схема)

Об этом писал Л. А. Орбели, который был твердо уверен, что болевую чувствительность мы должны рассматривать как самостоятельный вид чувствительности со своими проводниками, рецепторами, центральными образованиями. Эту же точку зрения защищает автор статьи о боли в Британской энциклопедии (т. XVII, изданный в 1958 г.). Вот как формулирует он представление о боли: «Боль — специфическое чувство, осуществляемое нервными образованиями, отличными от таковых, реализующих другие чувства — прикосновения, давления, тепла, холода. Действительно, одиночное раздражение, возбуждающее какое-либо из этих чувств, может вызвать боль, но это происходит потому, что в процесс вовлекаются болевые механизмы».

Теория специфичности нашла подтверждение в неврологической и, особенно, нейрохирургической клиниках. Перерезка или блокада определенных нервных проводников нередко приводит к исчезновению чувства боли при полной сохранности чувства прикосновения, тепла и холода. Если остро отточенным карандашом или булавкой наносить на поверхность кожи быстрые удары, то наряду с точками, реагирующими на холод, тепло и прикосновение, мы обнаружим существование самостоятельных, территориально-обособленных болевых точек. Такой метод исследования, предложенный шведским физиологом Бликсом, показал, что общее число болевых точек на всей кожной поверхности достигает 2—4 млн., а на 1 см² их можно насчитать от 100 до 200. Однако на кончике носа, на поверхности уха, на подошвах и ладонях число болевых точек снижается до 40—70 на 1 см². И все же болевых рецепторов значительно больше, чем рецепторов холода, тепла и прикосновения.

Большинство современных исследователей признают, что болевое чувство воспринимается свободными окончаниями нервных волокон, разветвляющихся в поверхностных слоях кожи (рис. 4 и 5). Предположение это было впервые высказано в начале XX столетия знаменитым английским физиологом Шеррингтоном и с тех пор никем не оспаривалось. Окончания могут иметь самую разнообразную форму: волосков, сплетений, спиралей, пластинок и т.д. Они и являются болевыми рецепторами, или ноцицепторами.

Работы английских ученых Вулларда и Уедделя показали, что кожные нервные сплетения состоят из двух слоев и из верхнего слоя к клеткам эпидермиса отходят в виде четок тонкие конечные волоконца. Ветви одного нервного волокна образуют в коже сеть площадью в 1 см². Сети, возникшие при ветвлении разных волокон, настолько тесно друг с другом переплетаются, что сигналы осязания и боли идут сразу по нескольким нервным путям. Подобные сплетения встречаются всюду — в коже, слизистых оболочках, во внутренних органах. Советский гистолог Е. К. Плечкова называет свободные нервные окончания «вездесущими» рецепторами.

В последние годы удалось обнаружить тонкие волоконца, связывающие свободные нервные окончания с рецепторами прикосновения, тепла и холода. Они получили название волокон Тимофеева. Наличием этих волокон можно объяснить тот факт, что усиление давления может вызвать чувство боли. Для того чтобы вызвать чувство прикосновения в осязательной точке, надо приложить давление 2—3 г на 1 мм². А для того чтобы в той же точке вызвать боль, необходимо давление в 200 г на 1 мм².

Рис. 5 Иннервация кожи человека (по Фультону)

А — диски Меркеля — рецепторы прикосновения, В — свободные нервные окончания — рецепторы боли, С — тельца Мейсснера — рецепторы прикосновения, D — нервные волокна — проводники боли, Е — колбочки Краузе — рецепторы холода, F — нервные окончания — рецепторы тепла, G — нервные окончания волосяных луковиц, H — окончания Руфини — рецепторы давления, I — симпатические волокна, иннервирующие потовые железы, J — тельца Фатер—Пачини — рецепторы давления, К — окончания Гольджи—Маццони — рецепторы давления, L — нервные стволы, содержащие толстые и тонкие волокна, М — сальные железы, N — потовые железы, О — симпатические волокна, иннервирующие кожные мышцы

Венгерский исследователь Янчо считает, что совершенно одинаковые по внешнему виду свободные нервные окончания различно реагируют на механические, термические, химические и электрические раздражители. Так, например, известно, что раздражение свободных нервных окончаний внутренних органов ведет у животных к повышению кровяного давления и возникновению так называемых ложноаффективных (но не болевых) реакций. В то же время растяжение, перекручивание, набухание внутренних органов сопровождается сильнейшей болью Свободные нервные окончания в сосудистых стенках передают болевые сигналы при расширении и сужении артерий и вен, а рецепторы кожи — при разрушительных воздействиях. Тот факт, что число свободных нервных окончаний во внутренних органах сравнительно невелико, позволяет объяснить трудность локализации висцеральных болей.

Даже очень слабое раздражение рецепторов пульпы зуба может вызвать только болевое ощущение. Даже самое легкое прикосновение ведет к возникновению острой боли. Роговица глаза отвечает болью на любое прикосновение. Кожа в области век, двуглавой мышцы руки, ключицы также содержит больше болевых точек, чем точек прикосновения. Средняя мозговая артерия, артерия основания мозга, так же как и височная, отвечают сильнейшим болевым ощущением на любое воздействие.

Наибольшее количество ноцицепторов удается обнаружить в коже и роговице. В подмышечной и паховых областях, а также в надпочечных ямках число болевых точек равно 200 на 1 см². На коже и на слизистых оболочках можно найти участки, не воспринимающие боли при уколе, щипке, сильном давлении. Так, например, головка мужского полового члена мало чувствительна к болевым раздражениям, хотя имеет богатейшую сеть свободных нервных окончаний. Существование лишенного боли участка на внутренней поверхности щеки известно давно. Этот участок тянется узкой полоской от второго коренного зуба к углу рта. Даже в древние времена фокусники знали о существовании этой нечувствительной зоны, прокалывая иглой щеку и удивляя зрителей.

В романе «Петр Первый» Алексей Толстой описывает, как, «стоя под ивой, Алексашка показал Петру хитрость — три раза протащил сквозь щеку иглу с черной ниткой,— и ничего не было — ни капли крови, только три грязных пятнышка на щеке. Петр глядел совиными глазами.

— Дай-ка иглу,— сказал нетерпеливо.

— А ты что же — деньги-то!

— На!

Алексашка на лету подхватил брошенный рубль. Петр, взяв у него иглу, начал протаскивать ее сквозь щеку. Протянул, протащил и засмеялся, закидывая кудрявую голову:

— Не хуже тебя, не хуже тебя!— Забыв о мальчиках, побежал к дворцу, должно быть, учить бояр протаскивать иголки».

Известно, что можно бритвой срезать поверхностный, так называемый эпидермальный слой кожи, ощущая при этом только прикосновение, но не испытывая сколько-нибудь выраженной боли. Однако при исследовании под микроскопом в срезанном слое кожи легко обнаружить нервные волоконца, которые принято считать болевыми рецепторами. Но зато второй, основной, соединительнотканный слой кожи отвечает на каждый укол выраженным болевым ощущением. Из этого был сделан вывод, что нервные сплетения эпидермиса являются рецепторами прикосновения, а глубже лежащие нервные окончания воспринимают боль. Однако в дальнейшем удалось показать, что эпидермис также чувствителен к боли и заложенные в нем нервные окончания отвечают на болевое раздражение.

По современным представлениям, в эпидермисе разветвляются четковидные волокна, воспринимающие болевые раздражения и передающие их мгновенно, по самому быстрому маршруту, в центральную нервную систему. Под ними располагаются рецепторы прикосновения (тельца Меркеля), глубже — болевые сплетения, связанные с кровеносными сосудами. Здесь возникает болевое раздражение медленного, растянутого характера. Еще глубже лежат рецепторы давления (тельца Пачини), тепла (окончания Руфини), холода (колбы Краузе). Как правило, они тесно связаны со свободными болевыми нервными окончаниями. В связи с этим возникла гипотеза о существовании двух видов боли — поверхностной и глубокой. Если прикоснуться острой иглой к коже под ногтем, мы сразу почувствуем кратковременную, быстро прекращающуюся, почти молниеносную боль. Через одну-две секунды возникает другая боль, более интенсивная и длительная по сравнению с первой. «Первая» боль передается в нервные центры по более толстым волокнам типа А-дельта и А-ипсилон, «вторая» — по более тонким типа С.

Сторонники теории «двойной боли» считают, что первая, быстрая боль необходима организму для ориентировки в окружающей обстановке. Это сигнал угрозы, опасности, предупреждения. Вторая, устойчивая боль позволяет центральной нервной системе разобраться в происхождении разрушительного воздействия и принять меры к его устранению.

В 1956 г. английский ученый Джонс опубликовал статью, в которой решительно отверг гипотезу «двойной боли». Характерно само название его статьи: «Факт или артефакт?». Эдриан в 1959 г. также крайне осторожно отозвался о возможности существования «двойной боли». В то же время на Международном конгрессе физиологов в Токио (1965 г.) канадский ученый Мельзак защищал эту теорию. Вопрос о существовании двух видов болевой сигнализации нельзя считать окончательно решенным.

Далеко еще не доказано, что свободные нервные окончания воспринимают только сверхсильные раздражения. Некоторые авторы склонны считать, что они воспринимают как боль, так и прикосновение.

В обычных условиях человеческий организм оценивает раздражение, не дифференцируя его на составные части. При изменении силы воздействия мы теряем способность отделить чувство прикосновения от чувства давления, а чувство давления от боли. Наши ощущения носят единый, целостный характер, и каждая попытка разбить комплексное восприятие на изолированные и самостоятельные звенья в подавляющем числе случаев обречена на неудачу.

«Раздражения, действующие на нас извне,— пишет Л. А. Орбели[8],— обычно захватывают несколько видов рецепторных приборов, и мы всегда имеем дело не с изолированными, чистыми ощущениями, а с определенными комплексами их, которые в результате дают каждый раз качественно особое комплексное ощущение. В зависимости от того, в какой области тела раздражаются рецепторы болевой чувствительности, они оказываются вовлеченными в деятельность совместно с тем или иным количеством побочных, рядом находящихся аппаратов... Это придает болевым ощущениям каждый раз качественно и количественно несколько различное болевое выражение».

В своей монографии «Кора головного мозга и внутренние органы» К. М. Быков отвергает «мозаичную» теорию кожных рецепторов. Изучая субъективные восприятия, физиологи установили, говорит он, что «кожа человека представляет собой мозаику четырех видов рецепторов — «точек» — холодовых, тепловых, давления и боли. Став на эту чисто механическую точку зрения, ряд исследователей пошел еще дальше, выделив особые точки зуда, щекотки и т.д. ... В нормальных условиях человек воспринимает кожные раздражения целостно, подобно тому как он зрительными и слуховыми рецепторами воспринимает зрительные и слуховые образы. Эти кожные ощущения качественно всегда окрашиваются общим состоянием организма, деятельностью других рецепторов и органов. Методика субъективного точечного исследования кожной реакции, положившая в основу крайнюю расчлененность целостных систем на самостоятельные, будто бы мельчайшие элементы, естественно, наталкивается на ряд противоречий, из которых она не в состоянии выйти» [9].

Доказано ли существование специфических болевых рецепторов, т.е. нервных окончаний с низким порогом возбудимости, воспринимающих только сверхсильные раздражения? Можно ли безоговорочно принять теорию Макса Фрея о специфичности болевой чувствительности или следует согласиться с Гольдшейдером и признать, что любой рецептор, будь то механо-, прессо-, баро-, термо- или химиорецептор, при некоторых обстоятельствах посылает в центральную нервную систему импульсы, которые воспринимаются как болевые?

Вероятнее всего, что истина находится где-то посередине. В споре правы обе стороны. Безусловно, существует самостоятельная болевая сигнализация, но и неспецифическая, «общая» система чувств мобилизуется при возникновении опасности для передачи в спинной и головной мозг болевой информации. Природа никогда не ограничивается одной линией обороны, особенно в тех случаях, когда опасность угрожает самому существованию организма.

Любое ощущение воспринимается комплексно, но изучать его мы не только можем, но и должны аналитически, раскладывая на простейшие множители. Чувство боли отличается необычайной сложностью. Прежде, чем переходить к обобщениям, попробуем разобраться в отдельных его составных частях.

Проводники возбуждения

Начнем с того, что белые или серовато-белые тяжи, связывающие центральную нервную систему с периферическими органами, мышцами и кожным покровом и названные еще во времена Гиппократа нервами, являются весьма сложными анатомическими образованиями. Они состоят из большого числа нервных волокон — отростков (аксонов и длинных дендритов) нервных клеток, образующих пучки различной толщины, причудливо переплетающиеся внутри нервного ствола. Соединительная оболочка (периневрий) окутывает каждый нерв. Одни нервные волокна, обычно более толстые, также покрыты своеобразной оболочкой, другие — более тонкие — такой оболочки не имеют. Первые получили название миелиновых, или мякотных, вторые — безмякотных, или ремаковских — по имени описавшего их в 1838 г. ученого. Миелин — сложное жироподобное вещество, содержащееся в особых, так называемых шванновских клетках, образующих оболочку нервного волокна. Оно придает белый цвет нерву и белому веществу мозга, состоящему из сплетения нервных волокон и нервных клеток. Но миелиновая оболочка не покрывает непрерывным чехлом нервное волокно. Примерно каждые 2 мм она истончается и образует перехваты Ранвье, являющиеся чем-то вроде силовых подстанций при прохождении импульса по нервному волокну, Безмякотные нервные волокна покрыты тонкой перепонкой — неврилеммой. По аналогии с электрическим кабелем нервные стволы, состоящие из ремаковских волокон, нередко называют кабельными системами.

Нервные волокна, как показали исследования различных авторов, неодинаковы по своему строению, диаметру и проводимости.

В зависимости от того, передают ли нервы импульсы из центральной нервной системы на периферию или с периферии в центральную нервную систему, они делятся на две большие группы: центростремительные (чувствительные) и центробежные (двигательные) нервные волокна.

От спинного мозга на уровне каждого позвонка отходит 31 пара нервных стволов. Каждый из этих стволов образуется двумя спинномозговыми корешками — передними и задними. Но, несмотря на одинаковый вид, эти корешки существенно отличаются друг от друга. Передние корешки выходят из спинного мозга. Образующие их клетки лежат в передних рогах серого вещества спинного мозга, и импульсы, возникающие в центральной нервной системе, поступают на периферию по нервным волокнам передних корешков. Задние корешки входят в спинной мозг. Образующие их нервные клетки лежат вне центральной системы, в межпозвоночных узлах. Через задние корешки поступают в спинной мозг импульсы, возникшие на периферии. Нервные клетки межпозвоночных узлов имеют два отростка, Один из отростков связан с периферическим воспринимающим прибором, другой — с задним рогом серого вещества спинного мозга. На рис. 6 представлена схема чувствительных путей, начиная с воспринимающего прибора и кончая нервным центром. С правой стороны изображены уже частично знакомые читателю рецепторы, воспринимающие раздражения с кожи и из внутренних органов. Здесь нарисованы кожные чувствительные тельца (1), мышечные (2) и сухожильные (3) рецепторы, нервные окончания слизистой оболочки глаза (4), чувствительные диски (5) и свободные нервные окончания (6). Нервные волокна попадают сначала в межпозвоночные узлы (изображенные в виде кружков в верхней части рисунка), а затем вступают через задние корешки в серое вещество спинного мозга, образуя в нем многочисленные нервные сплетения. И уже из передних рогов серого вещества выходят двигательные нервные волокна.

Внешне все спинномозговые нервы сходны между собой, но имеют различную толщину в зависимости от размеров области, в которой данный нерв разветвляется. Наибольший диаметр у крестцовых нервов, предназначенных для конечностей. За ними следуют нижние шейные нервы, разветвляющиеся в верхних конечностях. Наиболее тонкими являются нервы копчиковые.

Рис. 6 Рецепторы и чувствительные пути (схема)

В начале XIX в. французский физиолог Франсуа Мажанди доказал, что передние корешки содержат только центробежные (двигательные) волокна, а задние корешки — только волокна центростремительные (чувствительные). Если перерезать у лягушки передние корешки, снабжающие нервными волокнами одну из конечностей, сразу наступает полный паралич. Лягушка не в состоянии пошевелить конечностью, подтянуть ее, сделать прыжок. Безжизненно и беспомощно свисает ее лапка. И несмотря на это, чувствительность в ней хорошо сохраняется. Попробуем положить на кожу парализованной лапки кусочек фильтровальной бумажки, смоченный слабым раствором кислоты. Лягушка тотчас же начинает двигаться, меняет позу, пытается сбросить бумажку здоровой лапкой. Она чувствует боль, но не в состоянии от нее избавиться.

Иначе обстоит дело при перерезке задних корешков. Положенный на кожу кусочек смоченной кислотой бумажки не вызывает болевого ощущения. Лягушка правильно держит лапку, легко ее подтягивает, совершает прыжки, но не чувствует боли.

Эти факты позволили сформулировать основное положение, известное в физиологии под названием закона Белла — Мажанди (шотландский анатом Белл, независимо от Мажанди описал сходные закономерности). Согласно этому закону, центростремительные волокна вступают в мозг через задние корешки, а центробежные волокна выходят из мозга через передние корешки. Со времени открытия этого закона прошло уже полтора столетия — и все же, несмотря на большое число проведенных опытов и не меньшее число возражений, никому не удалось его опровергнуть. Некоторые исследователи обнаружили, что раздражение передних корешков сопровождается ощущением боли. Казалось, что в законе Белла — Мажанди обнаружилась брешь. Но вскоре было установлено, что чувствительные волокна, содержащиеся в двигательных нервных стволах, попадают в мозг только через задние корешки. Они начинаются в болевых рецепторах мозговых оболочек, по пути присоединяются к двигательным нервам, но вскоре загибаются и, сделав петлю, вступают через задние корешки в серое вещество спинного мозга.

Болевое ощущение, возникающее при раздражении слабым электрическим током передних, двигательных корешков, зависит нередко и от других причин: возбуждение центробежных нервов вызывает судорожное сокращение мышц, при этом раздражаются мышечные воспринимающие приборы, которые посылают по задним корешкам болевые сигналы в центральную нервную систему.

В специальной физиологической и медицинской литературе не раз появлялись указания, что закон Белла — Мажанди не абсолютен. Но, как бы то ни было, боль передается в центральную нервную систему только через задние спинномозговые корешки. Путь болевого раздражения в настоящее время изучен довольно подробно. Это болевой рецептор — чувствительное волокно — центральная нервная система. От воспринимающего прибора по нервному волокну, от одной нервной клетки к другой, пробегая по аксонам через синапсы, процесс возбуждения доходит до нервных центров.

Само собой разумеется, не все болевые импульсы поступают предварительно в спинной мозг. Помимо 31 пары спинномозговых нервов, имеется еще 12 пар черепно-мозговых, часть которых передает ощущения непосредственно в головной мозг. К ним относятся в первую очередь обонятельные, зрительные, слуховые, частично тройничные, лицевые и блуждающие нервы.

Если перерезать все задние корешки, снабжающие чувствительными нервами конечности собаки, то в первое время после операции животное теряет способность ходить. Лапы становятся нечувствительными, и животное не получает от них необходимой информации. Собака волочит лапы и лишь через некоторое время вновь приобретает способность управлять ими.

То же самое происходит у человека. После впрыскивания новокаина в кожу руки, т.е. после того как чувствительные импульсы перестали поступать в нервную систему, человек теряет способность производить рукой согласованные движения, например, писать или играть на пианино. Отсутствие чувствительности нарушает двигательный процесс.

Последовательная перерезка задних чувствительных корешков показала, что каждый из них снабжает нервными волокнами определенную область кожной поверхности. В опытах на обезьянах было установлено, что каждый участок кожи получает нервные волокна, по крайней мере, от двух, если не от трех нервных корешков.

Определенные участки поверхности тела, посылающие информацию в спинной мозг через тот или иной задний корешок, носят название дерматом. Однако нет ни одного чувствительного участка, которые не перекрывал бы соседний. Чувствительные нервные волокна каждой дерматомы направляют нервные импульсы по двум или трем нервным проводникам. И когда одно нервное волокно по какой-либо причине выходит из строя, болевые раздражения передаются в центральную нервную систему по соседним стволам и корешкам.

Если перерезать чувствительный нерв, снабжающий своими ветвями определенную область кожи, она теряет Солевую чувствительность только в центральной части, но сохраняет ее по краям. Это объясняется тем, что кожные дерматомы перекрывают друг друга и ветви нервов, расположенные рядом, образуют переплетающуюся густую сеть с причудливыми очертаниями. Рис. 7 изображает распределение чувствительных участков на поверхности кожи.

Исследования различных ученых, в особенности англичан Гассера и Эрлангера, показали, что проводимость нервных волокон неодинакова и зависит в значительной степени от их диаметра. Установлено, что существует три вида нервных волокон.

Волокна типа А — толстые нервные проводники, передающие двигательные и чувствительные импульсы со скоростью 50—140 м/сек. Волокна покрыты толстой миелиновой оболочкой. Их диаметр 16—20 мк. По диаметру волокна группы А делятся на пять подгрупп (альфа-, бета-, гамма-, дельта-, ипсилон-волокна). При возбуждении этих волокон осциллограф отмечает серию быстрых электрических волн.

Волокна типа В₁ диаметром 10—12 мк покрыты тонким слоем миелина. Они передают возбуждение со скоростью 15—35 м/сек. Волокна типа В₂ диаметром 5— 6 мк передают возбуждение со скоростью 10—15 м/сек. Для волокон типа В характерны медленные, вялые электрические волны.

Волокна типа С — тонкие безмиелиновые нервные образования с еще более медленными потенциалами. Диаметр их равен 2 мк, а скорость проведения возбуждения 0,6—2 м/сек.

Группа советских исследователей (А. В. Зевеке и др.) обнаружила с помощью чрезвычайно тонкого фотоэлектрического метода особые безмиелиновые волокна, исключительно медленно передающие импульсы с периферии к центру. Скорость проведения в них равна 0,24—0,3 м/сек. Электрические потенциалы возникают в них только при сверхсильных раздражениях, во много раз превышающих обычные. Эти данные подтверждают существование специальных «болевых» нервных волокон.

Как показал Гассер, болевое ощущение передается в центральную нервную систему по волокнам типа А и С. Быстро возникающая первичная боль (например, при булавочном уколе) распространяется по волокнам А: жгучая боль, наступающая после некоторого латентного (скрытого) периода,— по волокнам типа С. Волокна первой группы (так называемые дельта-ипсилон) передают возбуждение быстро, волокна второй группы — медленно, растянуто.

Локализованное (точно очерченное) болевое раздражение поступает в нервную систему по проводникам А и В. Расплывчатое, диффузное — по волокнам группы С. Если проведение болевой информации по волокнам А почему-либо затруднено или вовсе прекратилось, порог чувствительности рецепторов, посылающих сигналы по волокнам С, снижается, и боль приобретает ноюще-жгучий характер. Поэтому алкогольные, мышьяковистые и атеросклеротические невриты сопровождаются жестокими болями, что, видимо, объясняется выпадением сигнализации по системе А.

Благодаря отсутствию оболочки, волокна С легко поддаются выключению при обезболивании новокаином, в то время как волокна типа А и В продолжают сохранять свою чувствительность.

Рис. 7. Дерматомы — области, иннервируемые различными нервами (по Гансену и Шлиаку)

TpI — TpII — ветвями тройничного нерва; Ш₁ — Ш₃ — шейными нервами; Г₁ — Г₁₂ — грудными нервами; П₁ — П₅ — поясничными нервами; К₁ — П₅ — крестцовыми нервами

И физиологи, и хирурги хорошо знают, что нервные стволы очень чувствительны к болевым раздражениям. Если во время операции перерезать, потянуть или сжать какой-либо чувствительный нерв, пациент испытывает чувство острой боли, распространяющейся на область, иннервируемую данным нервом.

Раздражение нервного ствола (например, скальпелем во время операции, лекарственными веществами при промывании глубокой раны, ударом и т.д.) вызывает острую боль, что указывает на возникновение в нем процесса возбуждения. Во всех случаях прикосновение к нерву чрезвычайно болезненно. По существу, обнаженный нерв — это тоже рецептор, но измененный и своеобразный, резко отличающийся от обычного. На любое раздражение (легкое прикосновение, нагревание, охлаждение и т.д.) он всегда отвечает одним лишь болевым ощущением.

Иногда импульс возникает в перерезанном нерве (при так называемых фантомных болях) и вызывает ложные ощущения, но такие случаи имеют специальное значение, о них будет сказано в другом месте.

Изучая действие боли на организм, исследователи не могли обойтись без опытов на животных. Физиологам давно известно, что легче всего вызвать у собаки, кошки или крысы сильную боль, раздражая слабым электрическим током седалищный нерв. Этот толстый нервный тяж, расположенный между мышцами задней поверхности бедра, особенно чувствителен к болевому раздражению.

Воспаление седалищного нерва у человека (ишиалгия) — мучительное заболевание, источником которого является нервный ствол. Если проколоть кожу и кончиком иглы коснуться седалищного или локтевого нерва, ощущение острой колющей боли мгновенно пронизывает человека. Жестокие боли испытывает больной, страдающий невралгией тройничного или языко-глоточного нерва.

Почти все кожные нервы чувствительны к боли, в чем легко убедиться, раздражая их слабым электрическим током. При этом боль распространяется на всю область кожи, иннервируемую тем или иным центростремительным нервом. Сильную боль можно вызвать также, раздражая нервные волокна, снабжающие мышцы.

В последние годы было установлено, что боль может передаваться и по сплетениям чрезвычайно тонких нервных волокон, заложенных в стенках артерий. Этот нервный путь сопровождает артериальный ствол по всей его длине и является, по-видимому, вспомогательным проводником боли. Так, известны случаи, когда в конечности сохранялись болевые ощущения, хотя чувствительный нерв был перерезан. Болевые ощущения обострялись при сжатии артериальной стенки и ослабевали, если была произведена операция удаления с поверхности артериальной стенки нервных сплетений — так называемая денервация артерий.

Каким же образом передаются сигналы от рецепторов в центральную нервную систему? Существуют ли методы исследования, которые показали бы, что действительно при раздражении воспринимающих приборов сигналы передаются по нервным стволам и центральная нервная система принимает их от кожи, мышц, внутренних органов и отвечает на них?

Способностью реагировать на возбуждение обладает каждая точка нерва. Слабый электрический ток, давление, действие какого-нибудь химического вещества вызывают раздражение нерва и распространение возбуждения. Но в обычных условиях импульсы никогда не возникают подобным образом. Возбуждение начинается, как правило, с нервных окончаний и по нервному стволу передается в центральную нервную систему.

В течение многих лет нервные импульсы оставались загадкой, так как нельзя было обнаружить каких-либо видимых признаков продвижения их по нерву. Даже наблюдения под микроскопом не обнаруживают в нервном волокне заметных изменений. Поэтому физиологи думали раньше, что нервы являются пассивными проводниками, позволяющими возбуждению, возникшему при раздражении, передвигаться от одного конца нерва к другому. Долгое время считалось, что нервные импульсы — это проходящий сквозь невидимые поры нерва поток особой жидкости, которую называли «животной силой», или «жизненным духом», и поведение которой считалось сходным с поведением воды, бегущей по трубам.

Шли годы, и под напором фактов, новых открытий и теоретических построений от всех этих домыслов пришлось отказаться. Начался новый период в истории физиологии. Нервное волокно стали сравнивать с металлической проволокой, а нервный импульс — с электрическим током. Однако и это оказалось неправильным, хотя каждый нервный импульс, как это доказано, сопровождается химическими и электрическими изменениями в нервных волокнах. При помощи специальных электроизмерительных приборов физиологи показали, что электрические изменения в нерве (или, как их называют, токи действия) проносятся по нерву вслед за возбуждением с той. же скоростью, что и нервный импульс. Работы русских ученых (В. К). Чаговца, А. Ф. Самойлова, И. Е. Введенского, И. С. Бериташвили, Д. С. Воронцова), исследования шведского физиолога Гранита, австралийского физиолога Экклса и др. способствовали выяснению сущности и механизма электрических явлений при нервном возбуждении.

В настоящее время имеется возможность зарегистрировать токи действия в тканях и тем самым показать, что возбуждение движется по нерву с определенной скоростью и в определенном направлении. Чтобы обнаружить существование токов действия, применяют специальные приборы, усиливающие эти токи во много раз.

При возбуждении одного нервного волокна в нем возникает ток напряжением в 0,0001—0,0002 в. Естественно, что для того, чтобы уловить этот ток каким-нибудь измерительным прибором, необходимо усилить его во много раз. Мощные усилители, построенные на электронных лампах и транзисторах, употребляются во всех физиологических лабораториях, и им в значительной степени обязаны мы нашими знаниями о проведении возбуждения в нервном волокне и в нервном стволе.

Электрофизиологи научились регистрировать токи действия не только в одиночном нервном волокне, но и в отдельных нейронах коры головного мозга, зрительных бугров, подбугорья, ретикулярной формации, в клетках нервных узлов, в проводящих путях мозга и т.д. С этой целью также применяются мощные усилители и специальные записывающие приборы, называемые осциллографами. С помощью всех этих сложных и чрезвычайно чувствительных аппаратов удается записать на бумаге или на фотографической пленке токи действия в нервных волокнах при раздражении рецепторов кожи, подкожной клетчатки, мышц, внутренних органов и т.д.

Если надавить подошвенную подушечку задней конечности кошки металлической пластинкой, то в нерве, отходящем от кожи, сразу возникает поток импульсов, который можно увидеть при помощи специальных усилителей на экране осциллографа. Это говорит о том, что рецепторы давления передают соответствующие сигналы в центральную нервную систему. При каждом сигнале возникает слабый электрический ток, который через усилитель и осциллограф записывается в виде одиночного зубца.

Еще в 1926 г. Эдриан показал, что интенсивность раздражения регистрируется в виде изменения частоты нервных импульсов. Если слегка коснуться подошвенной подушечки кошки, то в нерве регистрируется быстрый, но кратковременный взрыв импульсов.

Это явление длится не дольше одной пятой секунды и тотчас же затухает. Следовательно, мы записывали возбуждение рецепторов прикосновения. Центральная нервная система получает от них непродолжительный, но вполне достаточный для восприятия сигнал.

За последнее время хорошо изучены электрические потенциалы, возникающие при механических, термических, электрических и химических раздражениях рецепторов. Получены убедительные данные, показывающие, что рецепторы специфичны и отвечают только на адекватные воздействия (рис. 8). Если медленно втыкать острую иглу в подошвенную подушечку кошки, то в чувствительном нерве возникает ряд довольно беспорядочных, медленных импульсов. Эти импульсы отличаются от описанных выше своей силой и продолжительностью. По-видимому, для того, чтобы в центральной нервной системе сформировалось ощущение боли, необходим «массивный» и длительный залп импульсов. Эта «массивность» позволяет ему проникнуть в такие отделы нервной системы, которые недоступны для короткого разряда.

Игго утверждает, что с волокон типа С, передающих болевое раздражение, можно записать до 100 импульсов в 1 сек. В то же время при раздражении механорецепторов, передающих сигналы прикосновения или давления, число импульсов в нерве не превышает 15—40 импульсов в 1 сек.

Рис. 8. Электрическая активность безмякотного нервного волокна при тепловом раздражении кожи. Число разрядов увеличивается по мере повышения температуры раздражителя (от 40 до 68°)

Интересные результаты получил в 1966 г. американский физиолог Скотт. Он раздражал пульпу зуба у кошек и записывал возникающие при этом электрические потенциалы. Как известно, любое раздражение пульпы вызывает боль. Оказалось, что достаточно повысить температуру зуба на 0,1° С, чтобы число регистрируемых электрических разрядов значительно увеличилось. Если температура повысилась на 3,5° С, удается записать до 200— 250 импульсов в 1 секунду.

Запись электрических потенциалов с рецепторов и одиночных нервных волокон позволяет регистрировать еще одно хорошо известное физиологам явление — адаптацию рецепторов. Установлено, что разряд электрических импульсов, возникающий в нервном волокне при раздражении рецепторов, постепенно затухает. Число одиночных сигналов уменьшается, наступает период адаптации. Существуют быстро и медленно адаптирующиеся рецепторы. Наиболее медленно адаптируются холодовые рецепторы. Они способны давать разряды в течение нескольких минут. Медленно адаптируются рецепторы растяжения во внутренних органах.

Игго, изучая адаптацию рецепторов волосяных луковиц кошки, кролика и обезьяны, сделал вывод, что медленно адаптирующиеся рецепторы относятся к двум типам (I и II), различающимся характером электрического ответа и, по-видимому, некоторыми особенностями строения.

Химические и электрические изменения в нерве, возникающие при прохождении импульса, доказывают, что нерв нельзя рассматривать как пассивный проводник, нечто вроде проволоки или кабеля, по которому распространяется «жизненная сила». Нервные волокна, как показали опыты на животных, активно участвуют в распространении импульсов.

Английский физиолог Гассер сравнивает электрические явления в нервах с тиканьем часов. И то и другое является лишь внешним выражением каких-то внутренних механизмов. В основе электрических явлений лежат сложнейшие химические реакции, совершающиеся в клетках и волокнах. По мере прохождения импульса вдоль нервного волокна в нем последовательно возникают электрические и химические изменения. При помощи тонких и чувствительных методов установлено, что при возбуждении в нерве значительно усиливается обмен веществ. Потребление кислорода возрастает на 20—30%, увеличивается выделение углекислоты и аммиака и даже повышается температура, хотя и очень незначительно.

* * *

И наконец, несколько заключительных слов. Современная наука вооружила физиологию и медицину столь тонкими методами исследования животного организма, что подчас они кажутся фантастическими. Применение их для изучения функций центральной и периферической нервной системы, состава крови, состояния сердца, сосудов, легких, желудочно-кишечного тракта стало возможным благодаря блестящим достижениям техники, электроники, кибернетики, бионики. По типу и характеру электрической активности мы судим о состоянии и деятельности головного мозга, сердечно-сосудистой системы, мышц, нервов. Зонд, введенный через вены руки в полости сердца, радиопилюли, «странствующие» по желудку и кишечнику и подающие сигналы о протекающих в них процессах, диагностические машины, искусственные органы, методы реанимации и многое другое — все это пришло в клинику из физиологических лабораторий, это результаты самоотверженного труда целого ряда поколений экспериментаторов, широкого использования смежных наук.

Но подчас это обилие знаний приводит к односторонним и упрощенным выводам. Читатель может сделать вывод, что резкое учащение импульсов, поступающих в центральную нервную систему, и является причиной возникновения болевого ощущения. Чем больше сигналов, тем сильнее, казалось бы, боль. На самом деле это совсем не так! Возбуждение рецепторов и нервных проводников — только первый, начальный этап боли. Частота электрических разрядов в рецепторе, нервном стволе, нейроне — своеобразный код передачи информации. Но комплексное интегративное чувство боли, формирующееся в центральных нервных структурах, гораздо сложнее и не сводится к элементарному «декодированию» поступающих электрических импульсов.

Из года в год, от одной конференции к другой исследователи начинают переосмысливать электрофизиологические явления в происхождении болевого синдрома. Вряд ли «различные электрофизиологические феномены являются непосредственной причиной возникновения чувства боли. «Нам кажется, что в этом смысле особенно мала роль параметра частоты импульсации»,— говорит советский ученый П. К. Анохин в предисловии к сборнику «Нервные механизмы боли и зуда», изданному в 1962 г. Эти мысли прозвучали и на Парижском симпозиуме по боли 1967 г.

Нельзя не признать, что, изучая периферические механизмы болевого ощущения, физиологи и врачи далеки от понимания его сущности. Поэтому не будем торопиться и попытаемся найти решение в следующих главах.