Это ознаменовало открытие, касающееся ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных участках нервных клеток, тем самым установив единую природу электрических процессов, протекающих в периферической и центральной нервной системе.
Хаксли в 1902 году, продолжая работы Джулиуса Бернштейна, высказал предположение о происхождении потенциала покоя, что «поры» в мембране клетки пропускают через нее ионы калия, а ионы натрия, которые значительно крупнее, не могут проходить через мембрану клетки. Им были проведены исследования по измерению относительной величины потенциалов покоя и действия, и результаты, появившиеся в 1954 году, опровергли теорию Бернштейна, показав, что потенциал действия не может быть вызван только перемещением ионов калия, так как в этот процесс вовлечены также ионы натрия.
Для ионной теории Алан Ходжкин использовал аксоны кальмара, погружая микроэлектроды в их мембраны, и отметил, что меняется потенциал действия, но не потенциал покоя, который изменяется в зависимости от концентрации ионов натрия во внеклеточном пространстве. Пример с кальмаром, у которого средой является солевой раствор морской воды, мог быть не так убедителен. Но в 1952 году Ходжкин, Хаксли и Кац представили данное открытие уже в математической концепции, используя диалектический подход от анализа к синтезу, и подвели итог о существовании универсальности биоэлектрогенеза нервной клетки.
Следующее открытие связано с поиском химической передачи нервного импульса.
Нейротрансмиттеры – это химические соединения, относящиеся к лигандам, которые синтензируются в теле нейрона. Следует отметить, что кванты медиаторов в процессе аксонального тока попадают в окончания аксона, и в результате, когда окончаний аксона достигает нервный импульс, то в этот момент кванты медиатора попадают в синаптическую щель, обеспечивая формирование нервного импульса в последующем нейроне, вследствие взаимодействия с постсинаптическими рецепторами, при котором изменяется проницаемость постсинаптической мембраны.
Классическими медиаторами являются ацетилхолин, дофамин, норадреналин, серотонин, глицин, гамма-амино-маслянная кислота. Эту химическую передачу нервного импульса первым установил австрийский физиолог Отто Леви (1873–1961).
Физиолог и фармаколог Отто Леви открыл роль нейротрансмиттера ацетилхолина в передаче нервных импульсов. В 1903 году он проходил стажировку в лаборатории Эрнеста Старлинга в Лондоне, где Дж. Лангли и Х.К. Андерсон познакомили его с методикой исследования вегетативной нервной системы.
Он и сам был новатором во многих исследованиях. Один опыт, он поставил ночью, охваченный мыслью во время сна «что если», и это «если» привело к оригинальному решению, которое он провел в эту ночь на сердце лягушки. Он установил, что при раздражении симпатического нерва изолированного сердца лягушки выделяется вещество, которое способно стимулировать сердечную деятельность у другой лягушки. При раздражении сердечной ветви блуждающего нерва образуется вещество, тормозящее деятельность сердца. Обнаруженные факты фермента ацетилхолинэстеразы по ряду свойств идентичны ацетилхолину, которые послужили основой для создания теории химической передачи нервного возбуждения.
Несмотря на достоверность эксперимента, Отто Леви пришлось публично его доказывать в демонстрационном зале усомнившимся в факте, восемнадцать раз на одном и том же сердце лягушки.
В этот период времени сам Отто Леви сомневался о существовании химических медиаторов в автономной нервной системе. Генрих X. Дейл убедил Отто Леви провести эксперимент в этом направлении в 1936 году, который подтвердил, что основным медиатором симпатической нервной системы является норадреналин (норэпинефрин).
Г.Х. Дейл (1845–1968), физиолог и фармаколог, описал сходство между биологическими эффектами ацетилхолина и электрической стимуляцией парасимпатических нервных волокон. Он выделил в эксперименте нейротрансмиттер ацетилхолин, который был обнаружен им в нервных ганглиях вегетативной нервной системы, а не только в терминальных нервных окончаниях произвольной нервной системы.
Г. X. Дейл и О. Леви стали Нобелевскими лауреатами, и в скором времени на основе их исследований было найдено эффективное лечение препаратом ацетилхолином тяжелой болезни миастении.
Еще раз подчеркнем, что, говоря о нейромедиаторах, мы имеем в виду, что это неотъемлемые компоненты нейрона. Была обозначена роль лиганд биологических активных веществ как носителей регулирующей информации, мишенью которых служат специализированные рецепторы органов и тканей. Это стало новым направлением в нейрофармакологии. Так было установлено, что лиганды связываются только с определенными рецепторами, и от активности этого взаимодействия зависит степень родства лиганда и рецептора, а также объем связывания нейротрасмиттера от насыщаемости рецепторов.
Таким образом, фармакологическое действие лекарственных средств оказывается возможным благодаря активным центрам молекул, которые обладают свойствами, подобными лигандам природных регуляторов. На этом принципе основаны разработки, препаратов обладающих не столько антидепрессивным, сколько модулирующим действием на нейрон. Общие закономерности лигандорецепторного действия лежат в основе фармакологического эффекта, когда молекулы препарата могут вступать в контакт с нейроном, рецепторами органов и тканей.
Понимание о нейронах и его свойствах шло в духе перемен научных воззрений в обществе. Противоречия теоретических представлений с практическими возможностями использования результатов исследований привели к возникновению новой необходимости пересмотра научных позиций. Новой научной эпохе понадобилась универсальная гипотетическая теория, которая объединяет физико-математические познания всех известных фундаментальных исследований. На основе уравнений Максвелла нашло продолжение декартовское близкодействие взаимодействия и ньютоновское дальнодействие, которые были преобразованы в единую теоретическую схему, а именно, явления электричества, магнетизма и оптики в единую составляющую теорию электромагнетизма.
Далее было оценено явление гравитации Давидом Гильбертом, Германом Вейлем и Альбертом Эйнштейном, которые объединили теорию относительности и электромагнетизма в квантовую механику.
Вследствие фундаментальных взаимодействий гравитационного, электромагнитного, сильного ядерного, слабого ядерного взаимодействия квантовых частиц явления интерференции и резонанса должны найти отражение в живой материи, которые поддерживают феномен нервной системы – сознание, что дает предпосылки для развития новых положений о функции нейрона, и одна парадигма сменит другую, придя на смену теории ионного взаимодействия, и будут рассматриваться другие нейронные связи на основе нанотехнологии.
Второй тезис Рамона-и-Кахаля в 1982 году был о нейротрофической регуляции. Сущность этой концепции – в диалектической связи формы и содержания. Структура нейрона включает в себя мембрану, протоплазму, аппарат Гольджи, спонгиоплазму и нейрофибриллы. Эти нейрофибриллярные нити рассматривались как независимые единицы, названные нейробионами; в этих структурах «адсорбируется возбудительная энергия», а миофибриллы участвуют в процессе нейропластичности и нейротрофичности в шванновских клетках.
