Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества - Дэвид Боданис

На сей раз он не стал доверять ее перу и бумаге. Вместо этого Леви оделся и поспешил в лабораторию. Он придумал способ, позволявший выявить вещество, исходящее из нерва! Он знал, что ему следует сделать, — читателям особо брезгливым этот и следующие несколько абзацев лучше пропустить: ему следует убить двух лягушек и вырезать их сердца. Одно из сердец должно сохранить идущий к нему нерв, который подводит к сердцу это неведомое вещество. Надо посмотреть, как поведет себя сердце — замедлятся его сокращения или ускорятся, — когда он выдавит из нерва побольше этого вещества. А затем он спрыснет этим веществом второе сердце. И если второе прореагирует так же, как первое, Леви будет знать, что нечто присутствующее в этой жидкости содержит правильный ответ на его вопрос.

Проделать все это Леви мог по той простой причине, что у него, как и у многих анатомов того времени, всегда имелся под рукой запас несчастных лягушек, а кроме того, он знал, что, даже если лягушку убить, сердце ее какое-то время еще будет биться. Он взял скальпель, принялся за работу, и вскоре в двух отдельных чашечках уже лежало по продолжавшему трепетать лягушачьему сердцу. Леви сдавил идущий к первому большой блуждающий нерв — чтобы в сердце поступило побольше той жидкости, которую этот нерв к нему подводит. Биения сердца начали замедляться. Тогда Леви перенес некоторое количество той же жидкости во вторую чашечку — второе сердце тоже стало биться медленнее. Жидкость, поступавшая из живого нерва, и вправду была достаточно сильна, чтобы замедлить их биения.

В дальнейшем Леви и его последователи сумели понять следующее: в жидкостях, тонкими струйками которых обмениваются нервные клетки, присутствуют относительно громоздкие молекулы. Нередко они состоят из нескольких сот атомов, и именно благодаря тому, что эти молекулы превосходят размерами легковесные ионы натрия, им и удается проделать путь от одного нерва к другому неповрежденными. Они ведут себя как миниатюрные подводные лодки. Целые флотилии таких субмарин выплывают из крошечных пузырьков, которые украшают окончание выстреливающей сигнал нервной клетки, и пересекают синапс, направляясь к своей цели. Такого рода молекулы существуют в нервных соединениях всего нашего тела, в том числе и в соединениях нервных клеток мозга. А поскольку клетки, посредством которых мы думаем, называются нейронами, молекулы, переносящие между ними сигналы, получили название нейротрансмиттеров (или нейромедиаторов).

На потолке Сикстинской капеллы Бог протягивает к Адаму руку, и Его нервные окончания источают молекулы, которые — благодаря хитроумному механизму, открывающему натриевые каналы Адама, — заставляют нервы первого человека встрепенуться от приливающего в них электричества.

Вот так сигналы и пересекают зазоры между нервными клетками. Электрические сигналы под-ходят по одной из нервных клеток к такому зазору и заставляют ее выделить ту самую могущественную жидкость, затем жидкость пересекает зазор и проникает в следующую нервную клетку, перенося в нее посланное первой клеткой сообщение.

Однако, если бы каждая наша нервная клетка выделяла только обнаруженную Леви замедляющую жидкость, мы столкнулись бы с большими неприятностями. Стоило бы нам что-то подумать или попытаться пошевелить рукой, как все начало бы замедляться, замедляяяться и замедляяяяяяяться. По счастью, в нашем теле имеются и другие жидкости-трансмиттеры. Одни ускоряют работу клеток, в которые попадают, другие просто помогают им образовывать новые соединения, — к настоящему времени таких трансмиттеров обнаружено уже несколько десятков. (Один из них, также осмысленный не без помощи Леви, был поначалу назван: Acceleransstuff — за то, что он ускорял работу клетки, в которую попадал. Теперь мы называем его адреналином.)

Каждая из нейротрансмиттерных подводных лодок обладает своей, особой формой и, отыскав пригодное для нее место стоянки, словно бы буксируется к нему. А буксиром служит то самое статическое электричество, которое в сухую погоду порой награждает нас электрическим ударом. Некоторые области трансмиттерной молекулы содержат дополнительный отрицательный заряд (поскольку там концентрируются электроны), между тем как соответствующие области целевой нервной клетки содержат избыток зарядов положительных (по причине относительного недобора электронов). Когда две эти области сближаются, все выглядит так, точно палубные матросы начинают тянуть на себя причальные концы. Две области соединяются.

Впрочем, если бы на этом все и заканчивалось, мы опять-таки столкнулись бы с неприятностями. Дело в том, что с приходом нейротрансмиттера принявшая его нервная клетка получает возможность начать пересылку сигнала, включая для этого свои натриевые насосы. Однако, если бы трансмиттер так и застрял в ней, она продолжала бы сигналить безостановочно. Сигнал, пришедший из прошлого, все повторялся бы и повторялся. И ни получить от внешнего мира новое ощущение, ни создать новую мысль вам уже не удалось бы. Бы оказались бы навсегда застрявшим в одном-единственном остановившемся мгновении.

По счастью, в зазоре между нервными клетками нашего мозга, да и во всех прочих участках тела существуют и другие молекулы — молекулы, исполняющие роль бригады демонтажников: они разваливают нейротрансмиттеры на части почти сразу после их появления. А затем, в весьма удобном для нас приступе экологической распорядительности, доставляют эти части в клетку, из которой поступил нейротрансмиггер, а там его собирают из этих частей заново и — память о прошлом путешествии из него стирается начисто — доставляют к поверхности клетки в состоянии полной готовности к новому путешествию. И весь этот процесс обеспечивается электрическими силами. Без них ничего подобного бы не происходило.

Работа Леви помогла разрешить множество загадок. Мы веками потребляем кофеин, и уже в 1600-х находились люди, которые жаловались на то, что молодые студенты чрезмерно налегают на кофе, дабы сохранять бодрость, когда им приходится перед экзаменами наверстывать упущенное. Однако как работает кофеин, никто не знал. Положение изменилось, когда возникло понимание электрических соединений на уровне поверхности клеток мозга. Один из трансмиттеров, обслуживающий клетки мозга, — вещество, именуемого аденозином. Достигая целевой клетки мозга, молекула аденозина уменьшает частоту, с которой клетка подает сигналы. Кофеин же проделывает следующее: он просто занимает места стоянок этих молекул. В результате причалить к клетке аденозину не удается. Мы можем быть совершенно измотанными, можем жаждать отдыха, но, если принимающие клетки нашего мозга спрыснуты кофеином, отчаянно извергаемые другими клетками молекулы аденозина не находят достаточного числа причальных мест, а стало быть, у них нет никакой возможности замедлить работу принимающих клеток.

За годы, прошедшие после сделанного Леви открытия, стали понятными детали все более тонкие. Некая американка по имени Нэнси Островски одно время намеревалась стать монахиней, но в 1970-х вдруг занялась научными исследованиями. Похоже, впрочем, что она перенесла некоторые нравственные законы своей прежней жизни на новую работу. В располагавшейся неподалеку от Вашингтона, округ Колумбия, лаборатории Нэнси, соорудив нечто вроде маленькой гильотины, заставляла мышей совокупляться прямо под ней, а затем обезглавливала их, еще сопряженных. И когда ей удавалось достаточно быстро препарировать мозг этих мышей, выяснялось, что клетки их мозга выделяют эндорфины. Эти природные нейротрансмитгеры схожи по форме с героином и морфием. Когда они пересекают синаптические бреши и встречаются с клетками-приемниками, млекопитающее испытывает острое наслаждение.

Сами эндорфины неустойчивы, а вот создаваемое ими общее настроение оказывается более долговечным. Одни люди похожи на Берти Вустера, персонажа П. Г. Вудхауза, неизменно бодрого и веселого. Другие, напротив, с большим удовольствием свернули бы шею каждому, кто лезет к ним с рекомендациями глядеть веселее. Чем более точным является наше знание о том, как движутся внутри мозга электрически заряженные молекулы и ионы, тем с большей легкостью мы можем вмешиваться в эти процессы и управлять нашими настроениями, а до некоторой степени и темпераментами.

Вот это и есть наиновейшее из достижений по части использования электричества в новых технологиях. Для того чтобы стали ясными последствия появления телеграфа и компьютера, потребовались десятилетия; а как повлияет на будущее открытие нейротрансмиттеров, нам еще только предстоит узнать. Серьезный шаг вперед в использовании трансмиттеров был сделан в 1970-х в Индианаполисе, в лабораториях фармацевтической компании Eli Lilly. Многие ученые уже знали, что нейротрансмиттер, именуемый серотонином, играет важную роль в формировании наших настроений. Тут присутствует много разных тонкостей, однако, если говорить грубо, люди, в мозгу которых недостает серотонина, склонны к депрессиям. Но как его контролировать? Введение в мозг сильнодействующего химического вещества, такого, скажем, как тора-зин, повышает настроение, однако торазин, увы, обладает прицельной точностью огнемета и бьет по многим другим полезным каналам мозга. В результате при использовании одного только торазина психиатрические лечебницы получали возможность освобождать своих пациентов из смирительных рубашек, но лишь потому, что об этих пациентах можно было с уверенностью сказать: они будут безучастно просиживать целые дни в шезлонгах, поскольку утратили в процессе лечения свою индивидуальность.