Сердечные клетки пропускают ионы калия, но не пропускают ионы натрия. Эти ионы представляют собой заряженные частицы, и при разнице концентрации таких частиц внутри и снаружи клетки создается электрический потенциал, который проходит через клеточную оболочку. Рост и падение этого электрического потенциала по мере того, как ионы проходят через оболочку клетки, вызывает ряд сокращений (впрочем, подробности того, как это происходит, до сих пор не совсем ясны), и ритмичность, с которой движутся ионы, отражается на ритмичности этих сокращений. Это означает, что работа сердца зависит от концентрации различных ионов в крови и что она должна контролироваться в узких пределах. Именно с этим-то и справляется организм; да и сам человек может создать имитацию этого процесса вне организма, используя, как я сказал выше, подходящую жидкость.
Сердце, вынутое из тела, можно сохранить в действующем состоянии (живым и бьющимся), если оно перфундировано в растворе, поддерживающем нужную концентрацию разнообразных ионов. (Под перфузией подразумевается принудительное движение жидкости через кровеносные сосуды, которые в обычном состоянии питают орган.) Первым изобрел жидкость, которая оказалась эффективной для таких целей, английский врач Сидней Рингер, и она до сего времени известна как «раствор Рингера». Биться может не только все сердце целиком, даже часть его будет сокращаться, если перфундирована надлежащим образом. Именно так было обнаружено, что различные отделы сердца сокращаются с разной скоростью. Та часть сердца, что бьется быстрее всех, однако, задает скорость остальным отделам, поскольку каждое повышение и снижение электрического потенциала передается по сердечной мышце из этой части, а остальные отделы сердца вынуждены следовать ей, не имея возможности установить собственную скорость колебаний электрического потенциала. Поэтому та часть, что бьется быстрее остальных, называется сердечным стимулятором, или водителем ритма>[16].
В двухкамерном сердце рыб водитель ритма находится в полой вене — sinus venosus. Это расширение на конце вены, ведущей в предсердие. Биение сердца начинается здесь и прогрессирует к предсердию и желудочку.
Полая вена сохраняется у эмбрионов птиц и млекопитающих, но исчезает при рождении. Она сливается в правое предсердие, и ее остатки все еще различимы в виде пучка особых клеток. Поскольку эти клетки представляют собой слияние полой вены и предсердия, они называются синусоатриальный пучок, или сокращенно пучок S-А. Именно пучок S-А является водителем ритма в человеческом сердце. Волна