Нейротон. Занимательные истории о нервном импульсе - Александр Иванович Волошин
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Проведённые исследования подтвердили наше предположение о несколько иной, чем принято думать природе нервного сигнала. Не буду раскрывать все детали открытия, но в результате нам удалось сделать следующее:
– Подать контрольное раздражение на рецептор, например, уколоть палец иголкой.
– Считать нервный сигнал на выходе первого нейрона.
– Записать (сохранить) этот сигнал.
– Воспроизвести сохранённый сигнал на вход следующего нейрона.
– Сравнить ощущения от укола пальца и реакцию на сначала записанный, а потом воспроизведённый сигнал.
Пока мы держим в секрете – «что» записать, каким устройством сохранить и как воспроизвести. Наше открытие состоит в том, что мы отказались рассматривать нервный импульс как чисто электрический сигнал (хотя и не отрицаем наличие электрических потенциалов в клетках). Тем не менее наше представление о природе нервного импульса основано на уже известных физических явлениях. Никакой эзотерики, никаких неведомых торсионных полей и связей с космосом. Только физика и немного химии.
Сейчас мы работаем над Второй задачей – подать записанный (а может быть и не записанный, а прямой) сигнал с выхода аксона одного испытуемого на вход дендрита другого. То есть уколоть одного человека, а боль от укола должен почувствовать другой (или тот же человек, но на другой руке).
Наши опыты, по сути своей, очень просты и не требуют использования сверхтехнологий.
В своих исследованиях мы исходим из того, что нервный импульс не просто безликий электрический сигнал, нет мы считаем, что каждый нервный импульс уникален и может нести в себе гораздо больше информации, чем сейчас принято думать. Нервный импульс представляет собой пакет сигналов, похожий на штрихкод, упакованный в один, с которым мы до сих пор и имели дело.
Это открытие даёт нам надежду на возможность понять информационную составляющую нашей нервной системы. Откуда и куда проходят нервные импульсы наука ответила уже давно. Загадкой до сих пор оставался Язык, на котором общаются нейроны, возможно, сегодня мы… нет не открыли его первую букву, но сделали предположение об основах такого языка.
Если наши предположения окажутся верны, то основанные на них технологии вырвутся на просторы науки. Тогда открытия и новинки в неврологии будут нас радовать с такой же частотой как сейчас мобильные гаджеты.
Каковы перспективы данной работы? От фантастических как, например, лечение человека не медикаментами, а путём целенаправленного воздействия на соответствующие группы нервов или отдельные нейроны (абсолютный контроль терапии, никакой химии, никаких побочных эффектов, никаких аптек – всё будет доступно через информационные системы). До самых фантастических как, например, пакетная передача Знаний через информационные системы. Или решение проблем старения и долгожительства через управление вегетативной нервной системой.
Боюсь, что такие технологии в руках современного человека могут оказаться пострашнее ядерной дубины.
Да, человечество взрослеет, играя во всё более взрослые игрушки. Опасность велика. Но альтернативы, увы, нет…
1 Недавно несколько исследовательских групп независимо друг от друга сообщили о неожиданном открытии, что ультразвуковая стимуляция может вызывать нервные импульсы.
Скептический взгляд на мембранную теорию распространения нервного импульса
Современной науке известно много конкретных недостатков в модели Ходжкина-Хаксли, но отказаться от неё невозможно, за неимением иного объяснения. А найти новое, невозможно не отказавшись от имеющейся комфортной модели.
Сила научного метода и состоит прежде всего в его способности опровергать гипотезы. Считается, что наука движется вперёд за счёт нескончаемых и постоянно совершенствуемых циклов предположений и опровержений. Один учёный выдвигает новую идею об устройстве природы, а затем другие занимаются поиском опытных данных, которые подтвердят или опровергнут эту идею. Но, всё это не относится к теории Ходжкина—Хаксли.
Написано множество статей, учебников и диссертаций, объединённых единой целью – доказать правильность теории основанной на механизме распространения потенциала действия. И всё это варится в едином котле взаимного цитирования и поощрения.
Но на мой взгляд, все они похожи на присягу их авторов в лояльности к единственной верной теории нервного импульса и на декларацию того, что авторы поняли саму идею. И эта идея, безусловно, очень элегантна. Нобелевскую премию она заслужила. Что не означает её безоговорочную правильность.
Вспомним Птолемееву систему мира (Земля в центре Мира) – эта система столетиями удовлетворяла потребностям человечества, величайшие умы принимали её как догму, существовал математический аппарат в поддержку и объяснение этой теории, были созданы изумительные механические модели, демонстрирующие работу такой системы. В конце концов она была естественно понятна человеку. Были в ней некоторые неувязки, не всё можно было объяснить с её помощью, но ведь если есть основной посыл, то какие могут быть сомнения, объяснения всегда можно найти.
Напомню, теорию распространения потенциала действия предположили в начале ХХ века, а окончательно сформулировали, внимание!, в 1949—1952 годах.
С этого момента история исследования природы нервного импульса остановилась. Модель Ходжкина-Хаксли принята за безусловную, необсуждаемую истину в последней инстанции. Почему? Возможно, в силу гипнотического авторитета Нобелевской премии, а может в силу особенной консервативности научного сообщества. Как бы то ни было, на сегодняшнем этапе развития нейронаук, все исследования отталкиваются от неоспоримой правоты модели Ходжкина—Хаксли.
Примечание. Но не стоит забывать, что, примерно в то же время была присуждена Нобелевская премия за открытие лоботомии. Правда, с последним варварским методом «лечения» покончили довольно быстро.
Примерно в то же время появились первые черно-белые ещё ламповые телевизоры и первые транзисторы. С тех пор электронные технологии сильно изменили нашу жизнь. А что изменилось для человечества вцелом и каждого человека в отдельности в результате развития нейронаук?
Между тем до сих пор, полвека спустя никто не провёл такого простого эксперимента: 1) записать естественный, а не возбуждённый искусственно нервный импульс, 2) сохранить его и 3) воспроизвести, передав его назад в живую клетку. Этого просто невозможно сделать, нет смысла записывать электрические нервные импульсы, ведь все они одинаковы.
Не принято вспоминать о том, что в естественных условиях нервное волокно возбуждается в результате непосредственного действия механических, химических, температурных и других раздражителей на нервное окончание или тело нервной клетки. В экспериментах традиционно используют раздражение исключительно электрическим током. А в современных учебниках в лучшем случае можно прочитать следующее «Давление – это пример механического стимула. Давление на участок мембраны приводит к расширению и (по пока не понятным причинам) вызовет в этом месте деполяризацию. Высокая температура приводит к расширению мембраны, холод сокращает её, и эти механические изменения тоже вызывают деполяризацию.» [49]
Многие годы гигантский аксон кальмара служит идеальной моделью нервной клетки. В каждой книге, в каждом учебнике написано об этом препарате. Но! Какой это нейрон афферентный или эфферентный, несёт ли он информацию от рецептора в ЦНС или наоборот? Кто-то скажет, что это не важно. И действительно. Но при том, что этот факт не имеет значения для экспериментов, возможно он оказал влияние на нашу субъективную оценку результатов. У первых исследователей не было повода задуматься – что было первичным источником возбуждения? Для них ответ был очевиден – ЦНС. Гигантский аксон кальмара был частью эфферентного нейрона. Он проводит импульсы от нервного центра к реактивному органу. Стечение обстоятельств не позволило задуматься о природе первичной генерации нервного импульса. Ведь мозг не может быть источником механического стимула.
Известно, нервный импульс не затухает и не меняет амплитуды, а нервная клетка практически не устаёт. Официально признано что, нервные волокна обладают «относительной неутомляемостью». Ещё Н. Е. Введенский показал, что нерв в атмосфере воздуха сохраняет способность к проведению возбуждений даже при многочасовом непрерывном раздражении (около 8 часов).
Относительная неутомляемость нерва объясняется тем, что нерв тратит при своём возбуждении исключительно мало энергии. Благодаря этому процессы ресинтеза в нерве способны покрывать его относительно малые расходы при возбуждении даже в том случае, если это возбуждение длится много часов. Но…
Продолжают ли работать ионные насосы в препарированном аксоне кальмара «инвитро»? И даже на воздухе? И даже после того как внутриклеточная жидкость была заменена на другой электролит? (см. Исследования А. Ходжкина)
Сама
