АНОХИН_БИОЛОГИЯ И НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ
.pdfТе же нейроны, которые осуществляют сгибательный акт, естественно, должны получить возбуждение через синапсы на теле клетки.
Подробный разбор «дендритной теории» центрального торможения является совершенно необходимым, однако этому должно быть уделено специальное внимание.
Нас в данный момент интересует один вопрос: в какой мере эта теория может быть привлечена для объяснения конкретных форм торможения, проявляющихся в целостной деятельности животного?
«Дендритная теория» торможения, несомненно, интересна. В ней полнее, чем в других теориях, использованы современные достижения нейрофизиологии. Но и ее наиболее уязвимым местом является то обстоятельство, что основным действующим началом является анэлектротоническое состояние, которое не допускает дальнейшего распространения дискретного, т. е. импульсного, возбуждения.
Авторы частично аргументируют свою точку зрения на основе локального стрихнинного отравления коры головного мозга. Они полагают, что «судорожные разряды...
ограничиваются раздраженным или отравленным участком. Они не распространяются дальше этого участка. Вокруг такого участка электрическая активность, наоборот, сильно снижается» (И. С. Беритов, А. И. Ройтбак, 1955). Этот аргумент в пользу тормозящего действия отравленного стрихнином участка на «соседние» требует пояснения. Известно, что приложение смоченного стрихнином кусочка бумаги к какому-то участку коры приводит к весьма избирательному и распространенному по всей коре возбуждающему действию отравленного участка на другие участки коры. Такие разряды можно отметить также в различных пунктах подкоркового аппарата. В сущности именно на этом принципе избирательного распространения стрихнинного возбуждения по коре мозга и основано то направление в изучении интракортикальных связей, которое в целом получило название
«нейронографии» {Bailey, Benin, McCulloch, 1950).
Особенно интересны в этом отношении опыты нашего сотрудника В. А. Шелихова. Получив генерализованные стрихнинные разряды по коре, он заморозил первичный участок, где была наложена бумага, смоченная стрихнином. Несмотря на это, стрихнинные разряды продолжались попрежнему. Такое распространение возбуждений системного характера является более близким к натуральным взаимодействиям в корковой деятельности, чем очаговые диффузные снижения возбудимости или электрической активности.
Данные соображения целиком могут быть отнесены и к ритмическим раздражениям различных пунктов коры головного мозга. Можно ли, даже отдаленно, представить себе естественную функцию мозга, при которой вынужденно, без натурального афферентного воздействия, какой-то участок мозга разражался бы электрическим током напряжением до 40 в?
Нам кажется, что полученные при этом временные угнетения «соседних» областей трудно поставить в какую-либо связь с тонко избирательной и всегда системной деятельностью корковых нервных элементов. Приведенные данные, в целом, несомненно, оригинальные и интересные должны быть привлечены для объяснения механизма возникновения координационного торможения в центральной нервной системе.
Авторы встретились также с рядом препятствий, когда попытались поставить в корреляционную связь изменение электрических явлений в коре головного мозга с наличием в корковых клетках тормозного процесса. При настоящем уровне нашего понимания корковых потенциалов необходимо сопоставить их изменение с наличием координационного торможения, которое часто имеет весьма тонкое и дисперсное распределение по отдельным синапсам. Другое дело, конечно, диффузное торможение, связанное с травматическими, токсическими и другими воздействиями на мозг. Оно, несомненно, должно отразиться на
электрической деятельности коры мозга. Следует показать, что это диффузное торможение может быть идентичным координационному торможению. Поэтому вряд ли это электрическое проявление поможет понять природу координационного торможения. Кстати, авторы пришли к выводу относительно отсутствия в коре пессимального торможения именно благодаря искусственным условиям раздражения коры головного мозга электрическим током.
Совсем другое получается, когда раздражаются афферентные проводники, т. е. когда вхождение импульсов в кору осуществляется натуральным путем. При этих условиях можно выявить, как показали Forbs {1952) и др., «торможение Введенского».
Резюмируя все приведенные выше замечания по «дендритной теории» торможения, которая была недавно опубликована И. С. Беритовым и А. И. Ройтбаком, мы должны сказать, что эта теория, несомненно, более глубоко охватывает вопрос, чем другие теории. Необходимо на ее основе объяснить дробные, избирательные и отдаленные тормозящие воздействия, которые являются широко распространенными в деятельности высших животных и особенно человека. В настоящее время хорошо известно, что все формы деятельности головного мозга в целом состоят из локального, дискретного компонента и сопровождающей его обобщенной деятельности, обусловленных в основном ретикулярными образованиями таламуса и ствола мозга. Развитие этих обобщенных форм, несомненно, связано с изменением электротонического состояния.
Вместе с тем авторам предстоит показать возможность анэлектротонического тормозящего действия, диффузного по своей сути, как универсального механизма центральных координационных торможений, поскольку именно эти последние в их высшей форме должны создавать избирательность и точность возбуждений, лежащих в основе приспособительных реакций животного.
Несомненно, электротонический компонент возбуждения и, следовательно, его участие в возникновении торможения игнорировать нельзя. Возникновение тормозного процесса при встрече двух возбуждений может быть значительно облегчено, если на район «встречи» распространит свое влияние анэлектротоническая сигнализация. Очевидно, при этом доля участия каждого из двух компонентов будет определяться совокупностью условий: локализацией торможения, характером взаимодействия двух систем возбуждения и т. д. Однако во всех случаях активного вытормаживания какой-либо вполне целостной деятельности организма со столь же определенным составом рабочих компонентов решающая роль, несомненно, принадлежит дискретной импулъсации, посылаемой к пункту торможения в определенном ритме и с определенной частотой.
В этом смысле весьма важную роль может играть и «общее торможение», систематическое изучение которого составляет несомненную заслугу школы И. С. Бериташвили.
Постараюсь кратко изложить эти представления, которые в последнее время приобрели большую четкость и более ясные функциональные корреляции (И. С. Бериташвили, 1965).
Как уже не раз нами упоминалось, торможение надо считать инструментом освобождения организма от избыточных степеней свободы, которыми он потенциально располагает в данный момент. Но что это значит физиологически? Как организм устраняет миллионы возможных движений, чтобы совершить в четком координационном оформлении одно единственное движение?
Как мы уже говорили выше, наличие движения должно быть выполнено с помощью весьма дискретных и точно локализованных процессов возбуждения и торможения. Эта избирательность, вероятно, простирается до точности отдельных синаптических образований. Здесь «общее торможение» могло бы только помешать испортить тонкие
различия между отдельными синаптическими процессами, различия, которые, как мы видели, могут сосуществовать даже на мембране одного и того же нейрона (см. главу V).
Но как быть с моментальным устранением миллионов возможностей действия? Весьма вероятно, что «общее торможение» и осуществляет эту функцию. По крайней мере и сам И. С. Бериташвили приписывает близкую роль «общему торможению» в процессе формирования поведенческой деятельности.
Например, в одной из последних своих работ он пишет: «Общее торможение является неотъемлемой частью каждой рефлекторной или поведенческой реакции. Оно обусловливает целостность центральной нервной деятельности: наряду с возбуждением определенных нервных комплексов, производящих приспособление организма к воздействующим на него изменениям внешней среды, происходит понижение возбудимости всей остальной нервной системы. В результате этого процессы возбуждения локализуются в определенных нейронных кругах и становится невозможным одновременное возбуждение других нейронных кругов на другие воздействия внешней среды» (И. С. Бериташвили, 1965).
Если оставить в стороне некоторые выражения, сделанные в согласии с традициями аналитической нейрофизиологии, то в сущности эта точка зрения и намечает координационную роль общего торможения. Речь должна идти не просто об устранении «других нейронных кругов», а об устранении деятельностей, весьма разнообразных и использующих эти нейронные круги. В самом деле, последние данные по конвергенции возбуждений на одном и том же нейроне заставляют думать, что один и тот же нейрон благодаря избирательному вовлечению его синапсов может участвовать в десятках деятельностей. Но это соображение может быть отнесено к каждому нейрону. Следовательно, вытормаживать целыми нейронами (!) это значило бы полностью разрушить нужную на данный момент деятельность.
Совершенно очевидно, что общее торможение действует на какие-то более универсальные рычаги, более интегративно сконструированные области. Во всяком случае, общее торможение, несомненно, является одной из составных частей того важнейшего, но пока во многом таинственного процесса, который получил название «принятия решения». Именно в этот момент происходит открытие путей для нужной деятельности, подсказанной афферентным синтезом, и моментальное «общее торможение» всех остальных принципиально возможных действий организма.
Весьма интересные и нужные исследования «общего торможения» систематически развивались И. С. Бериташвили и его сотрудниками и значительно облегчают поиски точных механизмов именно этого звена в общей архитектуре поведенческого акта.
Конечно, в центральной нервной системе эти соотношения, как мы видели, всегда строятся на фоне и при помощи слитно-тонических сигнализаций. Однако исход борьбы двух систем возбуждения и формирование реакции в целом будут также зависеть и от дискретных импульсаций, определяющих точность и границы как вытормаживаемых деятельностей, так и той единственной, которая должна быть в данный момент.
О ПРИРОДЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ ВОЗБУЖДЕНИЙ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЕ
Если сопоставить весь имеющийся в физиологии материал, то можно прийти к совершенно определенному заключению, что имеется несколько форм торможения неадекватной для данного момента деятельности организма. Эти формы торможения употребляются в разных ситуациях с неодинаковым приспособительным эффектом и с различной тратой энергии.
Например, если и во время ваших занятий за письменным столом у окна раздался
выстрел, то вся ваша предыдущая деятельность немедленно загораживается и включается деятельность, связанная с анализом внешней ситуации. Совершенно очевидно, что это торможение нам, образно выражаясь, «ничего не стоит». Оно возникает с минимальной затратой энергетических ресурсов нашего мозга. Но если мы взволнованы какой-либо неприятной ситуацией и не можем почему-либо реагировать соответствующим образом, то происходит также торможение какой-то реакции, однако последнее торможение осуществляется с огромными трудностями для нервной системы, которые часто преодолеваются лишь после длительной эмоционально напряженной борьбы. Ясно, что в обоих этих случаях не может быть употреблен один и тот же архитектурный механизм торможения, хотя по своей конечной физико-химической природе они и могут быть одинаковы.
Разрешение этого вопроса надо искать, исходя из пространственных и временных соотношений нервных импульсаций. Мы должны постараться в какой-то степени сделать ясным вопрос, каким образом и где «тормозящее возбуждение», являясь ритмическим по своей природе, вступает в контакт с такими же ритмами текущих, «тормозимых возбуждений»?
Прежде всего возникает необходимость оценки одного из самых центральных феноменов возбуждения - деполяризации. Нет ни одного вида распространяющегося возбуждения, который не был бы связан с изменением поляризационных свойств данной возбудимой системы. Вся сложная картина химических процессов, развертывающаяся при отдельном приступе возбуждения, становится причиной распространяющегося возбуждения только в том случае, если эта химическая констелляция ведет к внезапному изменению устойчивой «ионной асимметрии».
Подавляющее большинство современных физиологов стоит на позициях полной необходимости этой ионной стадии в возникновении процесса распространяющегося возбуждения. Вместе с тем все более накапливающиеся данные в области химической характеристики возбуждения убеждают в том, что старые представления так называемой мембранной теории о возникновении возбуждений в целом являются несостоятельными.
До последнего времени, согласно мембранной теории, держалось представление, что соотношение ионов К и Na внутри и снаружи нервного волокна сохраняется благодаря избирательной проницаемости оболочек по отношению к этим ионам в покойном состоянии нерва.
Однако применение метода меченых атомов (К42 и Na24) показало, что даже и в покойном состоянии нерва К и Na все время обмениваются через оболочку нерва. Вместе с тем, несмотря на этот обмен, соответствующий исходный градиент для К и Na, или, как принято его называть, «ионная ассимметрия», поддерживается все время на одном и том же уровне
(Keynes, 1951; Lewis, 1951).
Этот факт является лучшим доказательством того, что вопрос не только в «избирательной проницаемости» мембраны волокон, но главным образом и в специфических обменных процессах, поддерживающих определенный градиент ионов натрия и калия.
Ниже мы приводим расчет этих концентраций, сделанный Hodgkin (1951) для нервных волокон различных животных (см. таблицу).
Соотношения ионов на наружной и внутренней сторонах меняются столь быстро и в таких пределах, что это заставило исследователей допустить в нервных волокнах наличие специального нагнетательного аппарата, создающего необходимые разности концентраций ионов Na и К и также быстро исправляющего нарушенные соотношения (Huxley, 1952; Stamplli, 1951).
Интересно отметить, что эти аппараты не разрушаются, если нерв находится в состоянии
аноксии. Это является достаточно ясным указанием на то, что работа «нагнетательных» аппаратов осуществляется за счет богатых энергией фосфорных соединений (Keynes, 1951). Было установлено, что та скорость, с которой происходит перераспределение ионов, и те количественные соотношения, которые создают наиболее благоприятные условия для взрывного характера возбуждения, непрерывно поддерживаются метаболическими процессами аксоплазмы и оболочек нерва. Таким образом, поляризация покоящегося нерва оказалась физиологически поддерживаемым процессом.
Для обсуждаемой нами проблемы вполне достаточно, что доказана важнейшая физиологическая роль исходной поляризации нервных элементов, являющейся абсолютно необходимой предпосылкой для возникновения через деполяризацию любой формы распространяющегося возбуждения. Если перенестись теперь в область обсуждаемой нами проблемы в природе того возбуждения, с помощью которого одна система возбуждений подавляет другую систему возбуждений, то мы можем высказать два вполне обоснованных положения:
1.Нельзя представить себе какое-либо возбуждение нервных элементов без той или иной степени деполяризации их разделительных мембран.
2.Поэтому любое «торможение возбуждения» может считаться эффективным лишь в
том случае, если полностью предотвращена возможность внезапной деполяризации тормозимых нервных элементов.
Из приведенных положений ясно, что всякое подавление ненужной в данный момент системы возбуждений должно идти через создание таких условий, при которых невозможна работа всех тех метаболических систем, которые через освобождение ацетилхолина и через внезапную деполяризацию создают условия для распространяющегося возбуждения.
Можно представить себе три таких условия, каждое из которых имеет свое физиологическое выражение. Эти возможные условия следующие: а) устойчивая поляризация, б) устойчивая деполяризация, в) устойчивая гиперполяризация.
Ясно, что если распространяющееся импульсное возбуждение встретит на каком-то из узловых пунктов своего пути одно из трех перечисленных состояний, оно неизбежно будет заблокировано, а это также неизбежно приведет к устранению на периферии того или другого рабочего эффекта, т. е. налицо будет феномен торможения.
Следует подчеркнуть, что оперируя понятием деполяризации, мы отнюдь не хотим оторвать физическую сторону в развитии возбуждения от всего того разнообразия метаболических процессов, из которого складывается возбуждение. Деполяризация представляет для нас интерес только потому, что всякое развитие возбуждения неизменно связано с процессом деполяризации. Но вместе с этим мы, конечно, помним, что как поляризация, так и деполяризация есть только конечное выражение той метаболической констелляции, которая лежит в основе обоих этих феноменов.
Продолжая нить приведенных выше рассуждений, мы должны спросить: какое же из перечисленных выше трех возможных условий имеет место в том случае, когда система тормозящих возбуждений (например, ориентировочно-исследовательская реакция) подавляет другую систему возбуждений, являющуюся в данном случае системой тормозимых возбуждений (например, пищевую реакцию)?
К сожалению, вопрос о соотношении двух целостных деятельностей организма и особенно вопрос об их столкновении, заканчивающемся торможением одной из них, физиологически еще не разрешен. Обычно в этих случаях ограничивались простой констатацией того, что произошло торможение одной из них. Однако неясно, какой процесс возникает на границах встречи двух систем возбуждений. Этому вопросу не уделялось хоть сколько-нибудь пристального внимания.
Очевидно, мы должны объяснить не вообще торможение, а вытормаживания деятельностей с помощью более сильной деятельности. Концепция о возникновении торможения в результате встречи двух возбуждений была создана русскими физиологами и сейчас широко принята отечественными физиологическими школами. Ввиду этого мы попытаемся ответить на поставленный выше вопрос, используя весь тот физиологический материал, который относится вообще к характеристике возбуждения и торможения. Все факты получены большей частью при изучении элементарных объектов и самое большее при изучении реципрокного торможения на сегментах спинного мозга. Вот почему в разное время и для различных случаев подавления функций возникли самые разнообразные термины и понятия. Они, несомненно, отражают в какой-то степени фактическое разнообразие натуральных процессов в нервном веществе,. но, пожалуй, в большей мере свидетельствует об отсутствии каких-либо серьезных попыток произвести синтез этих разнообразных понятий на основе одного решающего требования: объяснить подавление одной целостной деятельности организма более сильными возбуждениями другой деятельности, как это все время происходит в естественных условиях жизни. организма.
В связи с этим мы считаем нужным указать на одну попытку упорядочения всей разнообразной и противоречивой терминологии, которая сложилась при изучении проблемы торможения. Эту попытку сделал Л. Л. Васильев (1954) в своем докладе на конференции, посвященной вопросам торможения.
Эта попытка упорядочить терминологию тормозных состояний, насколько нам известно, является первой в физиологической литературе. Естественно поэтому, что она не лишена некоторых недостатков. Прежде всего в ней отсутствует единый принцип классификации. В самом деле, в рубрику «Типы торможения» внесены состояния, которые выглядят в общей схеме как нечто самостоятельное. Между тем по своей физиологической сути они представляют собой лишь разные этапы постепенного анализа сложного нервного явления.
Например, что такое «торможение», вызванное доминантой? Это тормозящее действие доминирующей деятельности на какую-то дpyгyю деятельность. Но ведь это тормозящее действие может осуществляться с помощью пессимального торможения, с помощью периэлектротонического действия или, наконец, последние «типы угнетения» и «типы торможения» по существу не являются какими-то самостоятельными классификационными формами, а представляют собой отдельные стороны сложных форм нервной деятельности, включая их физико-химическую природу.
Этот факт лишний раз подчеркивает то обстоятельство, что в характеристике торможения наиболее правильно идти по пути постепенного упрощения проблемы, отправляясь при этом от естественных форм целостной нервной деятельности.
Несмотря на некоторые недостатки, классификация Л. Л. Васильева уже в данной своей форме помогает видеть перспективы дальнейшего анализа природы тормозного процесса, или, точнее, природу «вытормаживания» ненужной для данного момента нервной деятельности.
Попытаемся представить себе, как эти «вытормаживания» можно было бы осуществить при посредстве тех процессов, которые были приведены в классификационной схеме Л. Л. Васильева.
Подавляющее большинство этих процессов может быть в конечном итоге сведено к общему знаменателю - к изменению поляризационных свойств нервных элементов тормозимой системы возбуждений. Иначе говоря, при всем разнообразии исходных «типов угнетения» и «типов торможения» они могут реально затормозить текущее возбуждение только через создание в тормозимых элементах одного из трех поляризационных состояний (устойчивая поляризация, устойчивая деполяризация и гиперполяризация).
Сопоставление электрических феноменов в разных стадиях развития парабиотического торможения показывает, что торможение как отсутствие эффекта на раздражения может иметь место при двух противоположных состояниях: электроотрицательности и электроположительности (Н. Е. Введенский, Л. Л. Васильев, Б. Ф. Вериго и др.). Уже одно это обстоятельство должно заставить нас думать, что отсутствие какого-либо внешнего эффекта рабочего на периферии может быть достигнуто двумя различными поляризационными состояниями соответствующих нервных образований в центральной нервной системе.
Один из представителей школы Введенского-Ухтомского, проф. Г. Ю. Белицкий, развивая представление о так называемой автоблокаде нерва через выход калия из протоплазмы нервного волокна во внешнюю среду, считает этот механизм причиной парабиотического торможения. С точки зрения трех возможных поляризационных состояний мы должны признать, что «автоблокада» Г. Ю. Белицкого (1954), не допускающая дальнейших приступов возбуждения в данном нервном элементе, представляет собой типичный пример устойчивой деполяризации.
В сущности, если принять во внимание длительность действия деполяризующих факторов, создающих выравнивание концентрационных градиентов для калия и натрия, то в случае «автоблокады», т. е, в случае устойчивой деполяризации, мы имеем пример католической депрссии Б. В. Вериго. Г. Ю. Белицкий (1954) полагает, что подобные соотношения, наступающие в нервных элементах под влиянием сверхсильных или длительно действующих раздражении, могут определить собой феномен охранительного торможения.
Мы оставляем в стороне вопрос о возможном генезе охранительного торможения, ибо последнее не является в данный момент предметом нашего анализа и вообще требует специального обсуждения. Но мы должны обязательно поставить вопрос о том, какая из форм нарушения поляризационных свойств нервных элементов более всего может удовлетворять требованиям подавления «тормозимых» возбуждений и блокирования: выхода их на периферию к рабочим аппаратам?
Если представить себе все возможные условия возникновения тормозных состояний, то едва ли можно думать, что они осуществляются в конечном итоге одной какой-нибудь формой изменения поляризационных свойств. Особенно это относится к той форме торможения, которое И. П. Павлов назвал «высшим торможением». Тем не менее, поскольку для всякого возбуждения нервных элементов деполяризация является обязательным условием, естественно было бы предположить, что «тормозящее» возбуждение, обладая определенными параметрами силы и частоты, вызывает в зоне формирования «тормозимых» возбуждений состояние длительной деполяризации, что и соответствовало бы блокированию или торможению конечного рабочего эффекта на периферии.
В качестве модельной формы деполяризации можно взять те процессы нейромускулярного синапса, которые наиболее полно изучены были еще Н. Е. Введенским (1884). В последнее время благодаря употреблению тонкой микроэлектродной техники исследования его данные были значительно углублены. Если взять схематическое изображение отношений концевой пластинки к нервному волокну и к веществу иннервируемой мышцы, то на основании работ последних лет они могут быть довольно полно охарактеризованы в следующем виде.
На рисунке нейромускулярный синапс представлен в двух последовательных состояниях: первое - состояние покоя (А) и второе - состояние в момент проведения импульса возбуждения (Б). В этом последнем состоянии мембрана мышечного волокна оказывается деполяризованной, что показано в изменении отношений положительно и отрицательно заряженных ионов. Деполяризация возникает благодаря освобождению ацетилхолина нервным окончанием (показано стрелками) и при известной степени его
концентрации может повести к возбуждению, распространяющемуся вдоль мышечного волокна. Электронномикроскопическими исследованиями последних лет установлено, что нейромускулярный синапс имеет весьма сложное строение. Концевая бляшка нервного волокна весьма богата мелкими везикулами, наполненными ацетилхолином (De Robertis, 1964). Здесь же имеются в большом количестве митохондрии и энзимы. В процессе деятельности, т. о. когда к концевой бляшке приходят нервные импульсы, количество везикул, изливающих свой ацетилхолин на субсинаптическую мембрану, значительно увеличивается.
Таким образом, субсинаптическая мембрана своим химическим составом определяет дальнейшую судьбу возбуждения в молекулярных реакциях аксоплазмы. Так осуществляется нормальная функция синаптического образования.
Из схемы следует, что для проведения следующего импульса возбуждения мембрана мышечного волокна должна успеть восстановиться до исходного состояния поляризации покоя. Это восстановление, как известно, является результатом действия специального аппарата, построенного на метаболическом основании. На схеме показано точками и расположение холинэстеразы, вмешательство которой через разрушение ацетилхолина препятствует удержанию на длительный срок деполяризованного состояния мембраны мышечного волокна.
Прямыми инъекциями ацетилхолина через микропипетку в одиночную концевую пластинку было показано, что в зависимости от дозировки введенного ацетилхолина можно получить слабую степень деполяризации, не доводящую субстрат до «взрывного» изменения ионных отношений («местный потенциал»), или всего один полноценный приступ возбуждения, или целую серию их.
Совершенно очевидно, что утилизирующийся в этих ритмических импульсациях ацетилхолин должен быстро разрушаться, так как только благодаря этому после каждой быстрой деполяризации будет происходить столь же быстрое восстановление исходного поляризационного градиента в отношении ионов натрия и калия.
Естественно поэтому допустить, что при возрастании силы и частоты приходящих с нервных окончаний возбуждений могут сложиться условия, при которых аппарат восстановления нормальных поляризационных отношений, требующий наиболее сложных метаболических процессов энзимохимического характера, будет отставать в осуществлении репарационных процессов и налицо будет устойчивое или задержанное деполяризационное состояние.
Таким образом, рассуждая теоретически, можно допустить, что при встрече двух систем возбуждений на одном и том же морфологическом субстрате вполне может возникнуть устойчивая деполяризация в пунктах контакта этих возбуждений. Такой результат мог бы представить собой интимный механизм пессимального торможения по Н. Е. Введенскому.
Это предположение делается весьма вероятным, если вспомнить эксперименты Schiff (1894), которым А. А. Ухтомский придавал большое значение в расшифровке пессимальных состояний. Суть опыта Schiff заключается в следующем. Если с отдаленного участка нерва посылать к мышце высокочастотную стимуляцию, то в силу возникновения пессимального торможения в нейромускулярном синапсе мышца, конечно, не будет сокращаться. Если в этот момент с более близко расположенных к мышце электродов посылать в том же направлении редкие стимулы, которые до этого вызывали сокращения мышцы, то они также окажутся недейственными. Разбирая эти опыты, А. А. Ухтомский (1927) писал: «Нерв не только активно понижает возбуждение мышцы от своих собственных импульсов, но активно обуздывает и тот процесс возбуждения, который возникает в мышце из другого источника».
Эта замечательная модель «встречи» двух возбуждений в одном пункте - в
нейромускулярном синапсе - была воспроизведена в нашей лаборатории на нервных ганглионарных образованиях с использованием натурального распространения возбуждений от рецепторных аппаратов дуги аорты (Р. А. Буйя, 1947). Этим самым мы в какой-то степени приближались к воспроизведению натуральных условий встречи двух возбуждений в нервных центрах.
Для более четкого описания опытов Р. А. Буйя необходимо сделать небольшую предпосылку об особенностях анатомических соотношений между симпатическим стволом на шее и депрессором. С помощью осциллографической методики Р. А. Буйя удалось показать, что афферентные импульсы дуги аорты от допрессора по анастомозной ветви переходят на шейный симпатический ствол и направляются затем в верхний шейный симпатический узел.
Мы оставляем пока в стороне вопрос о физиологическом значении такой анастомозной ветви. Он сам собой разрешится при дальнейшем описании опытов.
Электроды, расположенные ниже присоединения анастомозной ветви к симпатическому стволу, служили для получения положительного фонового сокращения мигательной перепонки. В момент, когда сокращение мигательной перепонки делалось устойчивым, в дуге аорты повышалось кровяное давление, которое приводило к значительному учащению афферентных импульсаций.
Этот новый поток нервных импульсаций, придя по анастомозной ветви в верхний шейный симпатический ганглий, полностью блокировал первые возбуждения от электродов, расположенных на симпатическом стволе, и мигательная перепонка расслаблялась. Налицо было взаимодействие двух потоков возбуждений на синапсах симпатического ганглия, который в данном случае вполне мог служить моделью межнейронных соотношений в центральной нервной системе. В результате такого взаимодействия более сильное возбуждение заблокировало распространение возбуждений, приходящих в ганглий из другого источника.
Если предположить, что этот феномен является результатом блокирующего действия длительной деполяризации, созданной в районе симпатического синапса высокочастотной импульсацией от барорецепторов дуги аорты, то в этом опыте мы бы имели замечательную модель взаимодействия «тормозящего» и «тормозимого» возбуждений. Надо, однако, оговориться, что представленное выше соображение есть только наиболее вероятное предположение о роли деполяризации в возникновении тормозного эффекта.
Может показаться странным, что при наличии значительно развернувшихся и углубившихся исследований по энзимо-химической природе возбуждения мы вынуждены прибегать в этом вопросе к ex tempore выдвинутым предположениям. Причиной такого положения является прежде всего то, что углубление наших знаний о химических основах возбуждения идет в совершенно иной плоскости, чем того требуют интересы физиолога по расшифровке ведущих физиологических механизмов, к каким относится, например, механизм торможения устраняемой в данный момент целостной деятельности организма. Мы постараемся глубже пояснить это досадное расхождение между нейрофизиологами и биохимиками, пошедшими полпути поисков химических закономерностей возбуждения.
Как известно, возбуждение состоит из ряда циклов химических процессов, осуществляющихся в поразительно малые сроки распада и ресинтеза наиболее важных ингредиентов (аденозинтрифосфат, ацетилхолин, пировиноградная кислота и т. д.). Все эти метаболические процессы в конечном итоге служат тому, чтобы деполяризация и реполяриза-ция данного нервного элемента возникали в максимально короткие сроки, чем и определяется лабильность данной возбудимой системы (Nachmanson, 1959). Представим себе на минуту, что мы начинаем предъявлять к этой обширной химической констелляции все
более тяжелые требования путем, например, посылки к ней все более частых нервных импульсов. Сложная система химических соотношений, пригнанных друг к другу в точных временных параметрах, начинает сдавать, начинает не успевать в обеспечении наиболее важных звеньев реакций. В результате создается отставание от ритма навязываемых раздражении и, наконец, появляется полный пессимум.
Возникает интереснейший вопрос, который требует со стороны биохимии срочного разрешения: за счет какого же звена прежде всего начинает отставать эта сложная система процессов, и в конце концов, переставая отвечать на раздражение, обусловливает собой появление тормозного эффекта? Только отсутствием контакта в работе между нейрофизиологами и нейрохимиками можно объяснить факт, что этот центральный вопрос возникновения торможения до сих пор даже не поставлен в такой форме.
Между тем, поставленный именно так, он может способствовать быстрому прогрессу в нашем понимании одного из видов тормозного процесса. Весьма вероятно, что при одних требованиях к возбудимой системе ее химическая динамика начинает отставать за счет недостаточности какого-то одного своего компонента, в то время как при других требованиях она начинает отставать за счет иного компонента. Эту мысль можно было бы сформулировать в следующем виде: изучение химии возбуждения с точки зрения определения состава участвующих в нем химических ингредиентов должно вступить в новую фазу своего развития, оно должно включить в круг своих интересов детальную химическую характеристику трудных состояний возбудимой системы, наступающих в результате предъявления к ней предельных функциональных требований.
Только при этих условиях можно будет вплотную подойти к определению химических особенностей торможения как следствия встречи двух возбуждений. Однако ведущиеся в настоящее время работы по изучению химии возбуждения при всей их значительности, насколько нам известно, пока не пошли по пути именно такой корреляции.
Природа центральных процессов, проявляющихся на рабочих аппаратах в феномене «торможения», может быть разной. Об этом говорят последние исследования Икклса, обобщенные им в монографиях (Eccles, 1952, 1964) и приведшие его к формулировке «гиперполяризационной теории торможения».
Поскольку эта теория приобретает в настоящее время все более широкую популярность и относится к одному из трех возможных изменений поляризации, намеченных нами выше, мы считаем нужным дать ей более критическую оценку.
Фактической предпосылкой для теории Eccles служат исследования последних лет, проведенные им и другими исследователями по вопросу о зависимости исходных поляризационных состояний нервных элементов от тех градиентных отношений калия и натрия, которые нами были указаны выше.
Для уточнения изменений этих поляризационных отношений при торможении Eccles применил тонкую микроэлектродную технику исследования. Замысел его работы состоял в следующем: получить реципрокное тормозное состояние одного из мотонейронов спинного мозга и измерить поляризационные соотношения между наружной и внутренней поверхностью этого заторможенного нейрона. Диаметр отводящего кончика микроэлектрода равнялся 0,05, что позволяло без значительного нарушения целости нейрона входить внутрь его протоплазмы. Исследования дали интересный и до некоторой степени неожиданный результат.
Как только мотонейрон подвергается антагонистическому афферентному воздействию, он впадает в состояние подчеркнутой гиперполяризации.
Интересно, что эта «гиперполяризация» наступает не сразу. Вначале, как только с периферии приходит афферентный импульс, в течение короткого отрезка времени начинает