Мозг: биография. Извилистый путь к пониманию того, как работает наш разум, где хранится память и формируются мысли

«Исходя из доступного на сегодня знания, мы склоняемся к мысли, что кончик ветви древовидного образования не является непрерывным, а просто соприкасается с субстанцией дендрита или клеточного тела, на которое воздействует. Такое особое соединение одной нервной клетки с другой можно было бы назвать синапсисом» [34].

Термин «синапсис» был образован Шеррингтоном от греческого слова, значащего «застежка, замок, объятие», потому что казалось, что древовидное сплетение аксона принимающей сигнал клетки охватывает дендриты следующей клетки. В течение двух лет термин «синапсис», уже использовавшийся в клеточной биологии, стал «синапсом», который мы используем сегодня.

Шеррингтон пошел дальше простого наименования этого нейроанатомического пространства: исследователь предположил, что это не просто пассивный промежуток между двумя клетками, но что он может фактически менять природу нервного импульса, когда тот переходит от одной клетки к другой:

«Мы, вероятно, можем допустить, что каждый синапсис предоставляет возможность для изменения характера нервных импульсов, что импульс, переходя от терминали аксона к дендриту другой клетки, запускает в нем импульс, отличный по характеру от его собственного» [35].

В 1906 году Шеррингтон развил свои идеи о синапсе в «Интегративной деятельности нервной системы», пытаясь связать новые открытия в области нейроанатомии с тем, что уже было известно о нервной функции. По Шеррингтону, нервные клетки «обладают весьма выраженной способностью к распространению (проведению) различных состояний возбуждения (нервных импульсов), которые возникают в них», и эти нервные импульсы затем включаются в нервную систему, продуцируя соответствующее поведение [36]. Интеграция работает «посредством живых линий стационарных клеток, вдоль которых она рассылает волны физико-химических сдвигов, которые, в свою очередь, действуют как начала, высвобождающие энергии отдаленных органов, до которых эти волны доходят». Точная природа этого явления была все еще неясна, но описание Шеррингтоном того, что делают нервные системы, с использованием смеси физико-химических и телеграфных метафор, ознаменовало изменение взглядов XIX века. Более того, описывая синапсы как «поверхности раздела», Шеррингтон сосредоточил внимание на до сих пор неизвестных микроскопических поперечных мембранах – поверхностях аксона и дендрита, – указывая, что их поведение может содержать ответ на вопрос, что происходит, когда нервный импульс движется от нейрона к нейрону.

Отправной точкой рассуждений Шеррингтона была физическая структура нейрона, которую он описал как «проводящую единицу, внутри которой большое число отростков (дендритов) конвергируют, встречаются и сливаются в одном исходящем островке (аксоне)». «Через эту древовидную структуру – продолжает Шеррингтон, – нервные импульсы протекают, как вода внутри дерева – от корней к стволу» [37]. Хотя подобная метафора может показаться старомодной, рассмотрение функций нервов в понятиях движения воды ничем не отличалось от того, как описывалось (и до сих пор описывается) движение электрического тока. Но когда дело дошло до синапса, аналогия с водой перестала работать, потому что что-то должно было пройти через этот промежуток. Когда Шеррингтон изучил имеющиеся данные, показывающие, что происходит с нервным импульсом по обе стороны синапса, он понял, что появляется еще один вид воронки, который предполагает, что синапс работает как ряд падающих домино:

«В каждом синапсе небольшое количество энергии, высвобождающееся в процессе передачи, проявляется в виде силы, позволяющей свежим порциям энергии распространяться не вдоль гомогенной среды проводящего материала, как это происходит в нерве, но преодолевать барьер, который, будь он значительным или незначительным, тем не менее всегда оказывается препятствием».

Под этим барьером Шеррингтон имеет в виду синапс, который производит «сопротивление» в «проводящей цепи» нейронов. Как следствие, рефлекторный путь имеет «клапанный характер» – рефлексы работают только в одном направлении.