История биологии с начала XX века до наших дней - [145]

По достижении максимума сокращения начинается обратный переход, ионов кальция в концевые трубочки саркоплазматического ретикулума. Этот процесс, требующий затраты энергии, происходит при участии активируемой ионами магния АТФазы. Механизм обратного поступления ионов кальция (активного транспорта) получил название кальциевого насоса. Когда в результате его работы концентрация ионов кальция падает ниже определенного уровня, расщепление АТФ миозином прекращается и состояние сокращения сменяется расслаблением. Изучение мышечного сокращения и активного транспорта ионов показало, что трансформация химической энергии в механическую или осмотическую совершается при обязательном участии ферментов, локализованных в миофибриллах или поверхностных и внутриклеточных мембранах.

Теория мышечного сокращения и теория сопряжения возбуждения иг сокращения развиты за последние 10–15 лет. Отличающиеся солидном обоснованностью и подлинным изяществом мысли, они явились результатом комплексной работы специалистов разного профиля, владеющих методами разных областей знания. Они показывают, что крупные открытия и новые концепции в наше время чаще всего возникают на пересечении путей разных наук.

Изучение возбуждения и торможения.

На протяжении последних 25 лет много нового внесено в проблему передачи возбуждения в синапсах на периферии и в центральной нервной системе. Электронно-микроскопические исследования выявили структуру синапсов и показали наличие двух мембран — пре- и постсинаптической, — а также щелей между ними, толщиной в 200–500 А. В нервных окончаниях обнаружено множество мельчайших пузырьков, в которых, как считают, содержится медиатор в неактивной форме. При поступлении к нервному окончанию нервного импульса пресинаптическая мембрана. Деполяризуется и медиатор диффундирует через нее в синаптическую щель. Здесь он оказывает деполяризующее действие на постсинаптическую мембрану — возникает постсинаптический потенциал, возбуждающий нервную, мышечную или железистую клетку, на которой расположен данный синапс. Наиболее распространенным медиатором в синапсах периферической и центральной нервной системы оказался ацетилхолин. Последний при его выделении в синаптическую щель взаимодействует со специфическим белком постсинаптической мембраны — холинорецептором, структура которого определена в самое последнее время. Медиатором в симпатической нервной системе, как показал У.С. Эйлер[92] (1946), оказался норадреналин. Имеются данные о наличии в центральной нервной системе и других медиаторов; к ним предположительно относят гамма-аминомасляную кислоту и глицин, образующиеся в тормозных синапсах, а также серотонин и некоторые другие вещества.

Значительный прогресс достигнут за последние 25 лет также в изучении природы торможения в центральной нервной системе.

Одним из наиболее дискуссионных был вопрос о том, является ли торможение самостоятельным процессом, отличным от возбуждения, или же, как это считали Н.Е. Введенский и А.А. Ухтомский (Ленинская премия, 1931), возбуждение и торможение — два проявления единого по своей природе процесса. Оказалось, что в центральной нервной системе имеются специальные тормозные пути и тормозные нейроны, открытые впервые в 1941 г. Б. Реншоу в спинном мозгу. В дальнейшем тормозные нейроны были обнаружены и в других отделах центральной нервной системы. Особенно значительный вклад в разработку этой проблемы был внесен в 50-60-х годах Дж. Экклсом (Нобелевская премия, 1963).

В настоящее время выяснено, что отростки тормозных нейронов образуют на теле других нервных клеток тормозные синапсы, в которых синтезируются тормозные медиаторы. Под влиянием приходящих импульсов в тормозном синапсе выделяется тормозной медиатор, вызывающий гиперполяризацию постсинаптической мембраны (тормозной постсинаптический потенциал). Это приводит к ослаблению возбуждающего постсинаптического потенциала, что препятствует возникновению возбуждения или затормаживает его, если оно уже развилось. Гиперполяризация мембраны нейронов при тормозящих его активность раздражениях обнаружена посредством микроэлектродного отведения мембранных потенциалов от одиночных клеток центральной нервной системы.

Таким образом, благодаря исследованиям на новом методическом уровне выяснен принципиально важный вопрос о природе центрального торможения, служивший предметом дискуссий на протяжении нескольких десятилетий.

Физиология памяти.

Проблема физиологических и физико-химических механизмов памяти оформилась в рамках нейро- и общей физиологии в самое последнее время. Ее экспериментальное изучение в ряде лабораторий мира начато лишь в последние 12–15 лет. В настоящее время обрисованы контуры разработки этой увлекательной и актуальной проблемы. Получены данные, которые ориентируют исследовательскую мысль в новых перспективных направлениях. Можно с уверенностью сказать, что физиология находится здесь на пороге замечательных открытий.

Установлено, что имеется два качественно различных вида памяти: кратковременная и долговременная. Первая — память на недавние события — очень неустойчива. В многочисленных экспериментах доказано, что чрезвычайные раздражители — травма мозга, разряд электрического тока, наркоз, сильное и быстрое охлаждение — «стирают» память на обучение или на события, непосредственно предшествующие действию этого раздражителя. Кратковременная память, или начальная стадия запоминания, согласно современным представлениям, имеет электрическую природу. По-видимому, она обусловлена циркуляцией импульсов по замкнутым нейронным кругам.