Ритмы сердца и мозга

Равномерно бьется сердце человека - около 60 ударов в минуту в состоянии покоя. Сердце как поршень сжимает, а затем выталкивает кровь и гонит ее по телу. Давление крови изменяется в процессе работы сердца. Наибольшей величины оно достигает в левом желудочке сердца в момент его сжатия (систолы). В артериях во время систолы желудочков сердца кровяное давление достигает максимальной величины, равной 115-125 мм ртутного столбца у молодого, здорового человека. В момент расслабления сердечной мышцы (диастола) давление уменьшается до 70-80 мм рт.ст. Отношение максимального (систолического) к минимальному (диастолическому) давлению равно в среднем 1,6, то есть близко к золотой пропорции. Случайное ли это совпадение или закономерное, отражающее гармоническую организацию сердечной деятельности?

Сердце бьется непрерывно - от рождения человека до его смерти. И его работа должна быть оптимальной, обусловленной законами самоорганизации биологических систем. А так как золотая пропорция является одним из критериев самоорганизации в живой природе, естественно было предположить, что и в работе сердца возможно проявление этого критерия. Эта гипотеза и лежит в основе исследований сердечной деятельности млекопитающих, проведенных русским биологом В.Д. Цветковым.

О деятельности сердца судят по электрокардиограмме - кривой, отражающей различные циклы работы сердца.

На кардиограмме сердца выделяется два участка различной длительности, соответствующие систолической (t₁) и диастолической (t₂) деятельности сердца. В.Д. Цветков установил, что у человека и у других млекопитающих имеется оптимальная ("золотая") частота сердцебиения, при которой длительности систолы, диастолы и полного сердечного цикла (T) соотносятся в пропорции золотого сечения, то есть T : t₂ = t₂ : t₁. Так например, для человека эта "золотая" частота равна 63 ударам сердца в минуту, для собак - 94, что отвечает реальной частоте сердцебиения в состоянии покоя.

Далее В. Д. Цветков установил, что если взять за единицу среднее давление крови в аорте, то систолическое давление крови в аорте составляет 0,382, а диастолическое - 0,618, то есть их отношение соответствует золотой пропорции. Это означает, что работа сердца в отношении временных циклов и изменения давления крови оптимизированы по одному и тому же принципу - закону золотой пропорции.

В медицинской практике о работе сердца судят по пульсу. Оказалось, что пульсовые (минимальное и максимальное) давления находятся в отношении золотой пропорции, причем это соотношение в аорте не изменяется при изменении уровня нагрузки и соответственно частоты сердцебиения.

По мнению В.Д. Цветкова, организация сердечного цикла в соответствии с золотой пропорцией является результатом длительной эволюции млекопитающих, эволюции в направлении оптимизации структуры и функций, обеспечения жизнедеятельности при минимальных затратах энергии и "живого строительного материала".

Но не только деятельность сердца человека, но и деятельность мозга также подчиняется закону золотой пропорции. И этот факт был обнаружен русскими физиологами Соколовыми.

Мозг человека представляет собой сложнейшую самонастраивающуюся систему, основным назначением которой является регуляция деятельности различных органов человеческого тела, осуществления связи человека с окружающей средой. В составе мозга различают серое и белое вещество. Серое вещество представляет скопление нервных клеток, белое - нервных волокон, отростков этих клеток. Нервная клетка с отростком называется нейроном. Нейроны мозга образуют разнообразные сети, взаимодействующие с помощью электрических сигналов.

Конфигурации нейронных сетей представляют собой колебательные электрические сети. Различным состояниям мозга соответствуют электрические колебания с различными частотами, которые можно обнаружить на электроэнцефаллограммах мозга.

Многочисленные исследования показали, что в мозгу здорового человека при различных его состояниях преобладают электрические колебания определенных частот. Изменение активации мозга происходит не непрерывно, а только дискретно, скачками, от одного уровня к другому. Каждому состоянию мозга соответствуют свои специфические волны электрических колебаний.

Состоянию покоя отвечает наиболее устойчивый a-ритм с частотами колебаний преимущественно от 8 до 13 герц. Умственной работе соответствует так называемый b-ритм с граничными частотами 14-35 герц; наиболее медленные колебания с частотой 0,5 - 4 Гц характерны для D-ритма, который соответствует состоянию глубокого сна. Наконец при появлении ощущения неприятности или опасности в мозгу доминирует q-ритм с частотами от 4 до 7 Гц.

Кроме значений граничных частот электрических колебаний мозга различных ритмов, они характеризуются и другими величинами. Одной из таких характеристик является среднее геометрической значение крайних частот, определяемое по формуле , где f₁, f₂ - крайние (граничные) частоты колебаний. Средняя геометрическая частота делит диапазон частот любой волны мозга на высокочастотную и низкочастотную области. Отношение этих полос есть постоянная величина для данной волны - инвариант мозга. Этот инвариант был принят Соколовыми за основную характеристику ритмов мозга. Исследователи обнаружили, что для b-ритма, то есть для состояния умственной работы этот инвариант совпадает с золотой пропорцией! Для других ритмов инварианты отличаются от золотой пропорции, но они также являются характерными числами 1,324 (для q-ритма), 1,272 (для a-ритма), 1,232 (для D-ритма), которые совпадают с так называемыми обобщенными золотыми пропорциями, которые мы рассмотрим на следующих страничках нашего Музея.

Кто же является дирижером многоголосой биоритмической симфонии организма, чем обусловлена частота электрических колебаний мозга и прежде всего наиболее устойчивого a-ритма? Недавно русский ученый Б. Слуцкий выдвинул весьма интересную гипотезу для ответа на этот вопрос. Он исходит из того, что организм любого животного, в том числе человека, представляют собой биоритмическую систему, которая складывается в процессе длительной эволюции под влиянием внешней среды - земных и космических факторов. Следовательно, источник электромагнитных колебаний с частотой, соответствующих частоте электрических ритмов мозга, надо искать во внешней среде. Таким источником, по мнению Б. Слуцкого, является геомагнитное поле, имеющее частоту колебаний 8-13 Гц - такую же, как и a-ритм. Точно такую же частоту имеют и электростатические волны атмосферы. Таким образом, можно отождествить мозг с радиоприемным устройством, которое самонастраивается на частоту магнитного поля Земли. Но что является причиной других волн мозга? Это - вопрос, который требует еще более тщательных исследований в этой интересной области и эти исследования могут привести к раскрытию одной из наиболее тщательно охраняемых тайн природы - тайны организации и работы мозга человека, закономерностей его эволюции.

Приведенные выше примеры, подтверждающие действие закона золотой пропорции в физиологических ритмах и функциях организма человека хорошо иллюстрируют взаимосвязь явлений и процессов физического и биологического миров с общим законом пропорциональности в природе.