AZ ELME SZERVEI
5. Az oxigén szerepe a szellemi munkának az idegrend szerben megfelelő folyamatokban
1. Már a múlt század második felében számos tudo
mányos vizsgálat történt azon irányban, kimutatható-e vegyi úton, hogy agyi, ill. szellemi munka folyamán az idegrendszerben fokozott élenyfogyasztás, azaz fokozott égés megy végbe ? Ezen fokozott égés jelzőjeként egyrészt magát a pihenési időszakhoz képest a munkaidőszak alatt nagyobb mennyiségben elfogyasztott éleny mennyiségét, másrészt az elégési produktumok, nevezetesen a CO2 felszaporodását lehetett tekinteni.
Hogy az agy vérrel való ellátása igen nagy, azt már régebben megállapították, valamint azt is, hogy a vér
ellátás túlnyomórészt a kéreg szürke állományának javára szolgál. Obersteiner szerint az agykéregben a hajszálerezet hálózata annál sűrűbb, mennél több a kéreg illető tájékán a dúcsejt. Schiff régebbi kísérletei szerint (1870) állatnál étel látása, szaglása az agy kérgében höemelkedést idéz elő, az állat velejáró izgalmának, indulatának pedig további kü
lön hőemelkedés felel meg. Mosso (1894) szerint az operált koponyájú ember agyának tekervényei közé tett igen finom jelzésű hőmérő csak alig mérhető hőemelkedéseket mutat elmemunka közben, ellenben lényegesebbet indulatok, (pl.
félelem) hatása alatt. Ugyancsak kimutatta Mosso, hogy a hőmérsék nő, ha az alvó egyén álmodik. Berger (1910) e kísérleteket szigorúbb feltételek között megismételte s hallási, valamint látási ingerléseknél, valamint értelmi munka s indulatok hatása alatt az agyhömérsék ingadozá
sait észlelte.
2. Egészen az utolsó évtizedig azonban az idegrendszer oxigénforgalmának vizsgálatával foglalkozó búvárok, így
* Az idevágó elmetani gátlásokról és összegeződésekről bő
vebben lásd az élményekről szóló rész 4-ik fejezetében.
42
I.oewy és Magnus Lévy, Atvater, Johansson, Speck emberen végzett kísérleteiknél alig, vagy egyáltalán nem találtak oly eredményeket, melyek a feltevést, hogy az agy szellemi munka közben fokozott élenyt használna el s több szénsavat produkálna, minden kétséget kizáróan támogatták volna.
Magam már 1898-ban Klug intézetében végeztem kísérle
teket aziránt, vajjon a nitrogén-egyensúlyban lévő, éhező kutyánál az étel látása által kiváltott indulat izgalma fo
kozza-e a nitrogénkiválasztást ? A vizsgálat negatív ered
ményre vezetett. Általában állatokon az ilyen kísérletes vizsgálatok sok nehézségbe ütköznek, minthogy az oxigén
használat fokozódását a valamely külső behatásra, pl. iz
galomra fokozott izommozgások is okozhatják.
Ezen negatív eredményekkel ellentétes vizsgálatok legel- sőbben a budapesti egyetemről, Tangl Ferenc élettani, vala
mint Bókay Árpád gyógyszertani intézetéből indultak ki. Már Berger (Jena, 1910) megállapította, hogy az agy hömérséke mesterséges alvás, azaz narkózis folyamán csökken. A nar
kózist, mint az oxigénellátásának csökkenéséből beálló je
lenséget kísérletileg legelőször Budapesten Alexander és Cserna tanulmányozták. Verworn (1910) kifejezte volt azon nézetét, hogy a narkózis, vagyis- a vegyi úton előidézett alvás lényege az oxidáló képesség megszűnésében rejlik. Mansfeld Géza pedig a budapesti gyógyszertani intézetben végzett vizsgálatai alapján azon hipotézist állította fel, togy a nar
kózisban az idegrendszer oxigén-felvevő képességének csök
kenését a lipoidoknak a narkotikum által való megváltoz
tatása okozza, minek folytán azok oxigén-felvevő képes
sége fogy. A kísérleti bizonyítás Alexander F. G. és Cserna István érdeme, kik szerint narkózisban tényleg az agy gázcseréje 60—90 százalékkal csökken. Szerintük egy
némely narkotizáló szerek inkább az oxigén-fogyasztást, mások inkább a szénsavkiválasztást csökkentik. Ugyancsak Tangl intézetében Alexander F. G. és Bevesz Géza (1912) kutyának izomzatát kuráréval megbénítva, tizenhárom állaton bebizonyították, hogy a szem váltakozó pihentetése és erős fénnyel való ingerlése kapcsán az ingerlés idősza
kában a pihenés szakához képest az oxigén-fogyasztás ki
vétel nélkül lényegesen, 3.8—14.8, átlag 7.2 százalékkal nő, úgyszintén a szénsavkiválasztás is az esetek többségében kimutathatóan gyarapszik, vagyis, hogy a látás folyamata a központi idegrendszer fokozott oxidálódásával jár együtt.
43 Nyugodt, állandó ingerlésre nézve szintén tudtak fokozott élenyülést kimutatni, ez azonban a váltakozó ingerlés ha
tásához képest csekélyebb volt.
3. Már három évvel előbb, 1909-ben Benedikt és Car
penter összehasonlították 22 hallgató három órás erőltető szellemi munkájának hatását ugyanoly tartamú, egyszerű másoló munkának az oxigén-fogyasztásra és a szénsavkivá
lasztásra kifejtett hatásával.
A tényleges szellemi munka hatása alatt az oxigén
fogyasztás 6 százalékkal, a szénsavkilégzés 2 százalékkal nőtt, mely számok az Alexander és Révész által talált szá
mokhoz nagyon közel állanak. Megjegyzendő azonban, hogy Benedict és Carpenter az aránylag nagy O fogyasztás és az aránylag csekély szénsavkiadás között mutatkozó ellent
mondás alapján, úgyszintén az 0 meghatározására hasz
nált módszerük hiányos megbízhatósága folytán azon kö
vetkeztetésre jutottak, hogy a szellemi munkának alig van észrevehető hatása az általános anyagelhasználásra, míg Alexander és Révész éppen az általuk talált számoknak az amerikai szerzők adataival való megegyezéséből amazok vizsgálatának helyes voltára vélnek következtethetni.*
4. Ugyancsak 1912-ben Lehmann Alfréd kopenhágai intézetében Becker és Olsen emberen végzett kísérletei ki
mutatták hogy szellemi munka alatt az anyagforgalom fokozódik és hogy a szellemi munka s az anyagforgalom nagysága között törvényszerű kapcsolat áll fenn.
A levegő mennyiségét, melyet a vizsgálati egyén álarcon át belégzett, s a kilégzett levegő minőségét óraszámra foly
tatott szellemi munka s időszakos pihenések közben pon
tosan meghatározták. A szellemi munka egyjegyű számok
* Lehmann Grundz. d. physiol. Psychol. c. tankönyvében részletesebben közli Benedict és Carpenter vizsgálatát, mely számomra eredetiben hozzá nem férhető helyen (Department of Agriculture, Bul. Nr. 208, Washington, 1909) jelent meg.
Szerinte e szerzők 22 kísérleti egyénénél az eredmények nagyon megoszlottak. így : 13 tanulónál szellemi munka közben 105.2 gr, a másolásnál 96.7 gr CO2 fogyott el, viszont 9 tanulónál szel
lemi munka közben 97.0 gr, a másolásnál 104.2 gr CO2 fogyott el. Eszerint a szellemi munka hol gyarapítaná, hol csökkentené az anyagcserét. Lehmann ezen ellentmondásokat abból magya
rázza, hogy a tanulók egy része a szellemi munka közben ab
ban elmélyedt, s nem végzett izommunkát, a másik kevésbbé mélyedt el s többet mozgott.
44
folytatólagos összeadásából, kétjegyű számok fejben való szorzásából s 8, 12 s 20 tagú értelmetlen szótagsorok be
téve tanulásából állott. Az eredmények a mellett bizonyí
tottak, hogy minél nehezebbnek érzünk valamely szellemi munkát, illetőleg minél nagyobb a munkához szükségelt koncentráció, annál nagyobb a dolgozó neuronoknak a má
sodpercenkénti pszichikai munkához szükséges energiává átalakított energiamennyisége. így pl. a magán Lehmann Alfréden végzett vizsgálatoknál az anyagcsere félórás össze
adás folyamán másodpercenként 0.296—0.136 köbcenti
méter, a jóval nehezebbnek érzett fejben való szorzásnál ellenben 0,647—0.058 köbcentiméter szénsavval gyarapo
dott, tehát több, mint kétszeresével. Még sokkal világo
sabban látszik ez a szótagsorok betanulásánál, ahol a munka szubjektív és objektív nehézsége a szótagok szá
mával nő.
Szótag Ismétlések A* At
szám száma T T
8 4.57 0.554 0.565
12 10.30 0.686 0.754
16 14.90 0.912 0.910
20 20.83 1.140 1.030
A táblázatban y képlet azon ériékeket jelenti, melyeket Lehmann az ő gátlási képlete alapján a másod
percenként szolgáltatandó munkára előre kiszámított s melyekkel a kisérletben nyert valóságos értékek kiválóan jól egyeznek.
Eszerint tehát : minél nehezebb s a figyelem minél na
gyobb koncentrációját igényli valamely szellemi munka, annál nagyobb a dolgozó neuronok másodpercenkénti disz- szimilációs munkája.
Már 1898-ban Johanssohn meghatározta, mekkora a
* Lehmann Alfréd, Grundzüge d. Psychophysiologie stb.
Leipzig, 1912. Lehmann e munkájában nem említi, hogy e kép
let tőlem ered. 1905-ben közöltem először annak alkalmazását s jelentőségét az emlékezési, számolási s mindennémü egyéb szellemi munka teljesítményének számbeli kifejezésére. A a helyes szolgáltatások százalékszámát, T azok időtartamának ú.
n. valószínű középidőtartamát jelenti. Elsőségemet e téren el
ismeri Deuchler is (1916, 1. irodalmi jegyzék).
45 teljes izomnyugalom állapotában a szénsavkiválasztás. Az eredmény szerinte az volt, hogy éberlétben az anyagfor
galom nem nagyobb, mint alvás közben. Ám, mint Leh
mann Alfréd kiemeli, e kísérletekből kiszámítható az is, hogy azon kísérleteknél, melyeket Johanssohn mint „élénk szellemi működés“-sel járókat említ, az egyszerű szellemi munkához képest a szénsavkiválasztás átlag 1.9 grammal gyarapodott óránként, ami kb. 10 százaléknak felel meg.
Az eredmény tehát itt is csak látszólag volt negatív.
5. Az újabb kísérletes vizsgálatok eredményei, de a régibb látszólag negatív eredmények kritikusabb megvilá
gítása is egyértelműleg a mellett tanúskodnak, hogy azon agykérgi idegmunka is, mely feltétele a szellemi munkának, fokozott oxigénelhasználással s a megnövekedett elégésnek megfelelően egyúttal szaporodott szénsavtermeléssel is együtt jár.
Legújabban arra nézve is történt próbálkozás, nem le
hetne-e a szellemi munkának megfelelő oxigénmennyiséget, ill. ennek munkaegyenértékét olyképen pontosabban meg
határozni, hogy az agykéreg által szellemi munkánál pl.
percenként igényelt energiamennyiségből megszabjuk, mennyi esett a mozgások, a hőemelkedés s az agyi villamos jelenségek s mennyi energia szükségeltetik maguknak a pszichofiziológiás jelenségeknek megfelelő folyamatok igé
nyeinek fedezésére 9
Ilyen próbálkozás. Hans Berger jénai tanárnak az összes eddigi. ily irányú vizsgálatok anyagára támaszkodó induktív okoskodási láncolata is.
Hans Berger az agykéreg össztérfőgatát 530 cm3-nek s fajsúlyát 1.03-nak véve a kéreg súlyát 546 grammban határozza meg. Az Alexander—Cserna-féle számítást az em
berre alkalmazva, ezen 546-szor 0.360 ád 197 cm3 oxigén
szükségletet. Az oxigén kalóriaértéke 4.8 lévén, az emberi agykéreg percenkénti energiaforgalma 940 grammkalóriá
nak, vagyis munkaegyenértékre átszámítva, a kéreg percen kén ti oxigénszükséglete 400 méterkilogramm munkának felelne meg. Minthogy azonban fenti Alexander—Cserna-fele érték kutyára vonatkozik, a légzési gázcsere 1 : 0.4 átszá
mítás alapján az emberi agykéreg percenként csak 160 mé
terkilogramm energiaértékü oxigént kíván meg. Berger kísérletei szerint az agy fajlagos hőmérséke sértetlen kopo
nyánál sugárzás útján nagyon keveset veszít, s e veszteség
pótlására éber állapotban a 160 kg oxigénnek csak 2.3%-ára vagyis 3.7 méterkilogramm energiára van szükség.
Sérült koponyájú egyénen végzett vizsgálatnál 10 perces, folytatólagos számolás közben az agy hömérséke első perc
ben 0.07, a következő 7 percben már csak 0.01 Celsius fokkal emelkedett. Eszerint az egyénnek egy órai szellemi munka folyamán a munkaközben fejlődő höszaporülat fe
dezésére 28 méterkg energiára van szüksége. Minthogy pedig a hőszaporulat az összforgalomnak kb. 2 százalékát teszi, ezen energiának óránként tehát kb. 20 mkg összfor
galom felel meg, ami csak egy nyolcadrésze a megállapított 160 mkg összforgalomnak. Ám az agyban a szellemi mun
kával járó idegfolyamatoknak villamos jelenségek is fe
lelnek meg, melyek produkciója szintén energiafedezetet kíván. Berger ezen áramokat 0.02 Volt nagyságúaknak,
^ioooo Ampere erejűeknek s 0.004 mp tartamúaknak szá
mítja, ami munkaértékbe átszámítva egy perc alatt 0.000012 mkg-nak, vagyis oly csekély értéknek felel meg, mely bízvást el is hanyagolható.
Eszerint magának a szellemi munkának a fedezésére egy óra alatt 1200, egy perc alatt 20, egy mp alatt 0.333 mkg. egyenértékű energiára van szükség.
6. Az agy vérellátásának szabályozása s az elmetartalmak