Часть VII. Очень «нервная» клетка
Обычные клетки человеческого организма, мягко говоря, очень невелики. Но в этом правиле есть исключения – клетки, размер которых может достигать метра и более! Можете себе такое представить? Что же это за Гулливеры среди клеток?
Это нейроны – элементы нашей нервной системы.
Сам по себе нейрон невелик, но его отличительной чертой является наличие отростков – аксонов, которые связывают все клетки нервной ткани в один уникальный орган. Впрочем, обо всем по порядку.
Глава 1. История одного заблуждения
Говорят, что идеи витают в воздухе. Возможно, в этом утверждении есть доля истины, иначе как еще объяснить то, что двое величайших ученых одновременно сделали открытия, касающиеся строения нервной системы. Правда, их выводы противоречили друг другу.
Итак, на рубеже 19 и 20 веков Камилло Гольджи и Рамон-и-Кахал открыли нейрон, увидев его в микроскоп при помощи метода окрашивания. Метод придумал Гольджи, а Кахал его развил и разработал при помощи него теорию, которой до сих пор придерживается нейронаука, а именно: о нейроне как самостоятельной клетке, единице нашей психики.
Всю свою бурную научную деятельность они были неустанными оппонентами, так как Гольджи продолжал настаивать на том, что нервная система подвижна и нейроны – не отдельные клетки. По интересному стечению обстоятельств они получили Нобелевскую премию в один год – 1906-й, и это явилось справедливой и заслуженной наградой, так как их вклад в психофизиологию невозможно переоценить.
В начале прошлого века еще никто не знал, что представляет собой нервная система. Микроскопы постоянно улучшались и уже позволяли разглядеть многие ткани и клетки. Но клетки нервной системы, в отличие от остальных, не имеют очерченных, упорядоченных форм. Они очень мелкие и разбросаны по всему организму. Исследователи видели только запутанный клубок прозрачных нитей, которые впоследствии определят как отростки нервных клеток, дендриты и аксоны, по которым они получают и передают информацию. Строение же отдельно взятой клетки определить не удавалось, также как ее форму и размер.
В 1843 году в итальянском городе Кортено, который впоследствии будет переименован в Кортено-Гольджи, родился Камилло Гольджи, в будущем выдающийся ученый, исследователь и лауреат Нобелевской премии 1906 года «за вклад в понимание строения нервной системы».
Отец Камилло Гольджи был врачом, и сам Гольджи получив в 1865 году медицинскую степень в университете города Павий, остался работать там же. Его интересовало строение нервной системы, и он часами мог рассматривать материал в микроскоп, пытаясь что-то в нем разглядеть. Тогда еще микроскопы были оптические, то есть в сотни раз слабее современных электронных, и Гольджи приходилось проявлять чудеса изобретательности, чтобы увидеть то, о чем он мечтал. За одно из таких чудес он и получил Нобелевскую премию. Это метод окрашивания тканей азотистым серебром.
Гольджи долго экспериментировал с физиологическими растворами и разными веществами, пытаясь пронаблюдать их воздействие на нервную ткань. Его эксперименты проводились не только в университете, но и дома, на собственной кухне, переоборудованной в лабораторию. Как же Гольджи исследовал нейроны при помощи своего метода? Он делал тончайший срез ткани и обрабатывал его солью, чтобы он затвердел, а затем помещал в раствор азотистого серебра, в котором нейроны меняли цвет и становились черными. Таким образом появилась возможность рассмотреть строение нейрона и сделать множество открытий. Оказалось, что нервные клетки бывают абсолютно разных форм, а их отростки достигают в длину около метра! И это при теле нейрона в 3-100 мк! Скорость передачи нервного импульса по этим волокнам достигает 120 м/с. Вероятно, сложность в их функциональном значении отражается даже во внешней сложности. Также поражала сложность связей клеток друг с другом. Одна клетка могла взаимодействовать с сотнями и даже тысячами других клеток.
Метод окраски серебром имел определенные тонкости и для получения наилучших результатов требовал мастерства исполнения. Испанский гистолог Сантьяго Рамон-и-Кахал так проникся этим методом, что, освоив и усовершенствовав, увидел, что отростки нервных клеток не впадают друг в друга, а в месте их соприкосновения нет на самом деле никакого соприкосновения, там межклеточная жидкость, пространство, при помощи которого взаимодействуют нервные клетки, то есть бесконтактно. В это пространство выделяются вещества, при помощи которых и происходит взаимодействие.
Кахал родился в испанской деревушке Пентилла-де-Арагон. Он обладал пытливым умом, целеустремленным характером и был одновременно натурой творческой. В детстве он проявлял интерес к живописи и высокую одаренность в этом вопросе. Но отец, сам выросший в бедной семье, добившийся всего самостоятельно, хотел и для сына лучшей жизни. Он старательно прививал ему любовь к медицине, а когда сын засопротивлялся, то в педагогических целях послал его учиться ремеслу – к парикмахеру, а потом и вовсе сапожнику. Сантьяго Рамон-и-Кахал был успешен в любом начинании и, изучив все ремесла, все-таки исполнил волю отца и окончил медицинский университет. После учебы его призвали на военную службу и отправили хирургом на Кубу, но через некоторое время он заболел малярией и был отправлен обратно. Молодой ученый защитил докторскую диссертацию и занялся исследованиями. Дело в том, что микроскоп Рамон-и-Кахал впервые увидел только при сдаче экзаменов в Мадриде, и увиденное его поразило. Вернувшись в свой родной Саргосский университет, он отыскал необычный антикварный прибор и приступил к изучению тканей при помощи микроскопа. Проницательно и дотошно он изучал все, что попадалось под руку. Так вышла в свет его первая книга, в которой были описаны процессы, касающиеся воспаления брыжейки, роговицы и хряща. В дальнейшем выйдет много публикаций его авторства, в которых помимо прекрасного изложения научной проблемы будут присутствовать высококачественные иллюстрации к ним. Здесь-то проявились и помогли Сантьяго Кахалу его художественные способности. Ведь в те времена не было техники, которая могла бы запечатлеть увиденное в микроскоп, и Кахал зарисовывал все, что мог разглядеть. Его иллюстрации и по сей день используют в современных учебниках, потому что, несмотря на развитие технических возможностей, столь тонкой, детальной и качественной отрисовки очень мало.
