Позитивная неврология - [3]

И тут назрела другая проблема: а что означает потенциал действия и потенциал покоя.

Исследователи пришли к мнению, что сигналы – это биоэлектрические токи, генерируемые поверхностной мембраной нейрона, которые перемещают заряд, обусловленный создаваемой в них концентрацией ионов натрия, калия, кальция и хлора. Изменение мембранного потенциала зависит от уровня потенциала покоя (—70 мВ) до (—55 мВ), который приводит к перемещению через мембрану положительно заряженных ионов. При этом возникает деполяризация мембранного потенциала по феномену «все или ничего» и достигает величины потенциально + 40 мВ. Вследствие этого положительно заряженные ионы, составляющие потенциал действия, перемещаются вдоль аксона, вызывая дополнительный эффект проникновения ионов (атомов) и деполяризацию мембраны в зоне каждого перехвата Ранвье. В итоге потенциал действия не истощается, а перемещается от одного перехвата Ранвье к другому сальтаторно (скачкообразно), без потери энергии, не затухая и сохраняя постоянство амплитуды.

Вслед за объяснением потенциала действия (спайк-потенциала) стало понятно значение потенциала покоя, который с эффектом ионного насоса составляет около —70 мВ.

Существуют местные потенциалы, которые распространяются на 1–2 мм и появляются в местах возникновения или торможения сигналов, обычно в дендритах.

Синаптический потенциал возникает под воздействием медиаторов в постсинаптической мембране.

В настоящее время этот феномен объясняет взаимодействие натрий-калиевой АТФазы как пример антипорта и активного транспорта. Натрий-калиевая АТФаза переносит в клетку ионы калия, а из клетки – ионы натрия, и где АТФаза выполняет роль транспорта, которая изнутри клетки «забирает» три иона натрия и затем расщепляет молекулу АТФ, присоединяя к себе фосфат, «выбрасывает» ионы натрия, в то же время отсоединяя фосфат, входят два иона калия внутрь клетки.

В итоге во внеклеточной среде создается высокая концентрация ионов натрия, а внутри клетки – высокая концентрация калия. Работа натрия-калия-АТФазы создает не только разность концентраций, но и разность зарядов. На внешней стороне мембраны создается положительный заряд, на внутренней – отрицательный.

Обоснованию теории происхождения потенциалов способствовали исследования Дюбуа-Раймона Эмиля Генриха (1818–1896), Юлиуса Бернштейна (1839–1817), Чарлза Скотта Шеррингтона (1857–1852), Ходжкина Алана Алойда (1914–1998), Хаксли Андрю Бредфорда, Джона Эклсона (1903–1997), и все эти изыскания в этом направлении проходили в течение полувека двадцатого столетия.

Немаловажным фактором в науке является приоритет открытия. Требование времени заключалось в том, что изобретение должно быть своевременно опубликовано, особенно, если в дальнейшем оспаривается авторство настоящего открытия. Ученые ведущих экономических стран XX века вышли на стартовую площадку, чтобы понять материалистическую природу нервной организации живого мира.

Материалисты и идеалисты еще продолжали оспаривать первичность мироздания, а требование времени, как ветер, уносило в неизвестность ненужные споры. Были компромиссы, но они чаще носили философский характер.

Так, например, Чарлз Шеррингтон о своей позиции, как философ, выразил свое кредо в тезисе дуалистического видения мира, что это две замкнутые и несообщающиеся между собой системы действительности, и таким образом обосновывал свободу научного эксперимента в религиозном мире.

В двадцатом веке начался научный поиск универсальности нервной деятельности человека с позиции гуманистической философии.

У Сантьяго Рамон-и-Кахаля и Чарльза Скотта Шеррингтона появились продолжатели их изысканий Джон Эклсон, Андрю Хаксли, Алан Ходжкин.

Джон Эклсон, австралийский физиолог, работал у Шеррингтона в 1927 году и в течение десяти лет с участием Катца и Каффлера разработал методику раздражения и регистрации активности нейронов спинного мозга у кошек. Исследования показали, что для работы нервно-мышечного синапса является не чисто электрическое проведение импульса, а именно разность потенциалов, которое было открыто и объяснено только в 40-50-х годах Аланом Ходжкином и Андрю Хаксли, достигается ионами, которые сами по себе являются атомами или группой атомов, несущие положительный либо отрицательный электрический заряд.

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.