Общее влияние ускорений на организм

Ускорения — один из частных случаев воздействия на организм механических сил. Во взаимоотношениях организма и среды воздействие механической энергии на организм является достаточно распространенным фактором. Нельзя себе представить таких условий развития организма, при которых исключалось бы воздействие на него механической энергии. Несмотря на появление новых разрушительных видов энергии (например, ионизирующих излучений), продолжает оставаться правильным известное положение И. П. Павлова о том, что «самая частая из угрожающих энергий внешней среды механическая».

В процессе эволюционного развития организмы животных приспосабливаются к воздействию механической энергии окружающей среды. В результате подобного приспособления живых организмов многие структурные и физиологические особенности тела животных в значительной мере определяются условиями действия на них механических сил, в том числе и ускорений.

Наиболее защищена от воздействия ускорений центральная нервная система вследствие ее ведущей роли в жизнедеятельности всего организма, во взаимоотношениях организма с внешней средой.

И. П. Павлов, введя понятие механического иммунитета, особое значение придавал механической устойчивости центральной нервной системы. В это понятие включается весь комплекс приспособлений, предохраняющих центральную нервную систему от действия механической энергии. По этому поводу И. П. Павлов писал: «В нервной системе и специально в сложнейшем ее центральном отделе, управляющем всем организмом, объединяющем все частные деятельности организма, этот принцип механической самозащиты, принцип механического иммунитета должен был достигнуть высочайшего совершенства, что действительно в массе случаев и оказывается».

Приспособляемости организма к механическим воздействиям в значительной мере способствует то, что центральная нервная система, и в первую очередь головной и спинной мозг, надежно защищена костями (череп, позвоночник). Кроме того, между веществом мозга и костями имеется слой жидкости, играющей роль буфера, смягчающего механические воздействия (рис. 49). Следует отметить также, что в составе мозгового вещества нет твердых образований, отличающихся большой разницей в удельном весе по сравнению с другими частями. Поэтому при воздействии ускорений не происходит смещений отдельных частей мозгового вещества.

Рис. 49. Защитные барьеры головного мозга: 1 — кожа и подкожная клетчатка; 2 — сухожилия; 3—надкостница; 4 — кость свода черепа; 5 — твердая мозговая оболочка; 6 — сосудистая оболочка; 7 — мягкая мозговая оболочка; 8 — кора головного мозга

Сказанное выше о приспособлении организмов к действию ускорений справедливо в полной мере лишь в отношении таких воздействий механических сил на организм, которые достаточно часто повторялись в процессе эволюционного развития организмов. Однако постоянно растущий уровень технических средств обеспечения жизненных условий людей, и главным образом рост скоростей передвижения, связан с возможностью воздействия на организм необычных по величине или длительности ускорений.

Как уже было сказано, в авиационной практике воздействие на организм ускорений является одним из наиболее частых воздействий во время полетов. При осуществлении космических полетов ускорения будут также непременным их спутником как при взлете ракеты, так и во время возвращения на Землю или при посадках на другие планеты. Вот почему проблема действия ускорений на организм уже давно разрабатывается авиационной медициной, а в настоящее время к ней привлечено внимание и космической медицины.

Материалы, получаемые в результате изучения влияния ускорений на организм, принимаются во внимание конструкторами, проектирующими летательные аппараты. Так, в частности, в конструкции рабочего места на кораблях «Восток» и «Восток-2» было учтено наиболее безопасное действие на организм перегрузок — в поперечном направлении к продольной оси тела космонавта.

Воздействие на организм ускорений (помимо изменения веса тела) проявляется в широком диапазоне возникающих изменений: от едва уловимых сдвигов в течении физиологических функций до нарушений зрения и невозможности выполнять необходимые движения. При дальнейшем увеличении ускорений могут возникать нарушения сознания и повреждения структур тела.

Влияние ускорений на организм зависит от их параметров (величины, продолжительности воздействия, скорости нарастания до максимальной величины), от функционального состояния организма, от его устойчивости к действию ускорений, а также от направления ускорений по отношению к осям тела человека.

При действии ускорений в местах приложения силы к поверхности тела человека могут возникать значительные деформации тканей, вплоть до нарушений их целости. Такие последствия возможны, например, в случаях большой скорости нарастания ускорений и значительной величины их.

При действии на человека ускорений в первую очередь возникает ощущение отяжеления тела. Это результат перегрузки, результат увеличения веса тела под воздействием ускорений. Под влиянием ускорений происходит рефлекторное напряжение скелетной мускулатуры, смещение кожных покровов в наиболее подвижных участках тела, затрудняются движения конечностями и головой. При достаточно интенсивных ускорениях происходит сжатие и некоторое перемещение внутренних органов тела.

Наибольшей возможностью инерционных смещений под влиянием ускорений обладает кровь, а также другие жидкости организма. Последнее обусловлено сравнительно большой массой крови, относительно слабыми связями ее со стенками кровеносных сосудов, эластичностью стенок сосудов и возможностью перераспределения циркулирующей массы крови между отдельными частями тела. Нарушения в кровоснабжении вызывают различные отклонения в физиологических функциях вплоть до потери сознания.

По сравнению с нарушениями кровообращения все другие сдвиги в организме при действии ускорений являются менее значимыми для общего состояния человека. Сказанное относится ко всем видам ускорений, за исключением так называемых ударных ускорений, или ускорений ударного характера. Вследствие скоротечности подобных ускорений (менее 0,5 сек) значительные изменения в кровообращении не успевают проявиться в период их действия на организм. Основным результатом влияния ударных ускорений при значительной их величине является сотрясение тела, в том числе и центральной нервной системы, приводящее к ухудшению общего состояния человека.

В схематическом виде общее влияние ускорений различной величины можно видеть на примерах радиальных ускорений, действующих от головы к ногам. Так, при действии подобных ускорений величиной в 2 g человек ощущает давление своего тела на сиденье, некоторое напряжение мышц, поддерживающих туловище в вертикальном положении. Нарушений в самочувствии обычно не возникает, если такое ускорение не продолжается очень долго и если человек здоров.

При ускорениях 2-4 g требуются большие усилия для удержания головы в вертикальном положении, ощущаются затруднения в дыхании вследствие опускания диафрагмы под влиянием ускорений, появляются неприятные, а подчас и болезненные ощущения от смещения внутренних органов. Движения руками осуществляются с большим трудом и далеко не всегда с требуемой точностью и скоростью. Происходит заметное увеличение числа ошибок при оценке показаний приборов, расположенных на приборной доске самолета. Смещение подвижных участков кожи на лице меняет внешний вид человека, делая его более старшим.

Ускорения величиной 4-5 g, помимо усиления всех отмеченных выше явлений, часто еще вызывают и зрительные нарушения. Последние проявляются в виде неясного, нечеткого различения предметов, находящихся в поле зрения («серая пелена»). При дальнейшем действии ускорений отмеченные здесь нарушения заканчиваются полной утратой зрения («черная пелена») при сохранении сознания. Следует отметить, что при большой скорости нарастания ускорений выключение зрения происходит без предварительных нарушений.

При действии ускорений величиной 5—6 g, если их действие продолжается более 5 сек и если человек не защищен противоперегрузочным костюмом, могут возникать нарушения сознания.

Необходимо отметить, что все нарушения в состоянии человека при действии ускорений носят временный характер, т. е. по окончании действия ускорений тотчас же ликвидируются последствия их влияния. Лишь в случаях потери сознания после прекращения действия ускорений отмечается кратковременная дезориентация человека в окружающей обстановке.