Раздражитель и возбуждение с точки зрения эндокринологии и физиологии нервной системы1

(Посвящается Е. И. Бронштейн)

Еще недавно физика представляла собой группу разрозненных, обособленных глав, каждая из которых слагалась и развивалась из своих собственных понятий. На глазах нашего поколения, когда электромагнитное мировоззрение оказалось способным обобщить отдельные разветвления физической науки, эти самостоятельные главы слились в единую систему понятий. Подобно этому современная физиология представляет и, вероятно, еще долго будет представлять из себя ряд глав, разобщенных между собою настолько, что одни и те же понятия имеют часто различный смысл, например в обиходе невролога, эндокринолога или какого-либо иного специалиста-исследователя. Более того, в пределах одной и той же главы — в учении о нервном процессе — наиболее обиходные понятия вроде «раздражителя», «раздражения», «возбуждения», «возбудимости» имеют часто различное значение в употреблении даже отдельных школ, вследствие чего у представителей этих школ нередко рождается взаимное непонимание, даже когда они речь ведут об одном и том же предмете. Различные навыки как в наблюдении фактов, так и при употреблении определяющих их терминов, различный методологический подход, наконец различные скрытые философские тенденции, которые привносятся заранее в дело истолкования явлений, — все это разнообразит содержание одних и тех же понятий. Между тем предмет физиологического исследования в конце концов один — динамика живого организма в его целом, — и уже это одно заставляет ожидать с нетерпением того времени, когда наши обособленные учения придут к взаимному соглашению и войдут в единую обобщенную систему понятий, способную предвидеть и охватить все разногласия как свои частные случаи.

Для нас, неврологов, заключается большая выгода в том обстоятельстве, что наши понятия «раздражителя» и «возбуждения», бывшие еще недавно специальными терминами учения о нервных реакциях, стали применяться и в гуморальной физиологии, а в последнее время понятие «возбуждения» получило применение даже в электронной химии.

В законном стремлении уточнить и тем самым сузить свои понятия неврологи стали употреблять эти термины в своей области, pro domo sua, все более специфично, быть может, уже чрезмерно специфично, постепенно удаляясь от того первоначального и общего их значения, которое было связано с ними в представлении основоположников физиологии. Под «раздражителем» стали понимать исключительно нарушителя нормы

' Доклад в XI научном заседании 25 марта 1927 г. Ленинградского отделения Российского эндокринологического общества. Вести, эндокринол., т. II, июль 1928 г., №6 (12).

109

покоя, а под «возбуждением» — только ток действия. В своей области, в нервной физиологии, это облегчало рассуждения, открывало путь к созданию логически законченных и потому правдоподобных теорий. Но вместе с тем это порою приводило и к недоумениям. Чрезмерно узкое понимание раздражителя как нарушителя нормы постепенно стало приводить к убеждению, будто одни только быстрые изменения среды могут быть раздражителями для организма, а длительные и перманентные влияния раздражать не могут (Гоббс, Дюбуа-Реймон), а также будто всякий рефлекс принципиально и непременно есть оградитель организма от влияний среды, и организм будто бы только и занят тем, чтобы, подобно философу-пессимисту, уклоняться от соприкосновения с раздражителями среды (воззрение большинства популярных учебников до Ландуа включительно) . Становилось непонятным, каким образом раздражитель, в принципе нарушитель и растратчик потенциалов ткани, фактически может приводить к накоплению потенциалов в упражняющемся органе. (Ср. возражения Д астра против учения о «функциональной ассимиляции»). Отождествление же «возбуждений» с токами действия вело к пресловутому закону «все или ничего» и вместе с тем препятствовало усматривать физиологическое возбуждение в актах напряжения и сокращения мышечного вещества или в излиянии секрета из железы (Берн-штейн, Гоч и др.).

За каждой спецификацией понятий и за каждой теорией есть своя история, и в этой истории — свое оправдание. Но нередко бывает полезно пересмотреть истоки, откуда берет начало расхождение глав о нервной системе, об обмене веществ, о физиологии крови. Это оградит нас от односторонностей и чрезмерных претензий теории, и это даст нам почувствовать, что при всей своей специализации физиологическая мысль движется единым фронтом.

Если с этой точки зрения мы остановимся на наших понятиях о раздражении и возбуждении, в связи с тем как они освещаются у эндокринологов, то мы увидим, что понятия эти ныне имеют, и вполне законно, гораздо более широкое и разнообразное в физиологическом смысле 'значение, чем мы еще так недавно привыкли думать.

«Раздражитель», как его понимают эндокринологи, это — гормон, химический агент, вырабатываемый тем или иным органом при его возбуждении и рассылаемый через жидкие среды без определенного адресата — «всем, всем, всем». Раздражителем для другого органа он становится постольку, поскольку в одном из множества адресатов оказывается налицо химическое сродство, так или иначе подходящий и впечатлительный рецептор. Недавно выяснилось, что и особенно нервные влияния связаны с выработкой в периферическом приборе таких веществ, которые наподобие гормонов могут переноситься через кровь и вызывать соответствующие реакции в отдаленных органах, если последние обладают подходящим рецептором (Леви, Цондек, Душе и др.). Для теоретической мысли гуморальная и нервная связь между органами стала принципиально сближаться ССамойлсв); разница между ними в конце концов лишь в том, что нервная связь посылает импульс лишь определенному адресату, без случайностей перехвата и перлюстрации, по однозначно намеченному и значительно ускоренному пути. Возможно, что и в пределах самой центральной нервной системы отдельные центральные группы сообщаются между собою, помимо нервных проводников, также через гуморальные и химические влияния (ср. «Fernsender-theorie» Леви).

С точки зрения гуморадиста, «раздражитель» перестал быть чуждым для раздражаемого субстрата, случайным «нарушителем нормы равновесия». Он «раздражает» лишь тогда, когда имеет специфическое срод-

110

ство с раздражаемым органом, т. о. когда в последнем имеется соответствующий рецептор. И орган отнюдь не нарушается в своей жизнедеятельности под влиянием раздражителя-гормона, но впервые достигает своего нормального рабочего значения в общем концерте тогда, когда раздражитель на него действует. Печень и нервная клетка усиленно накопляют свои углеводные потенциалы лишь тогда, когда до них доносится гормон — инсулин.

Уже старинные неврологи, Холл и его ученики, догадывались, что экспериментальные раздражения обнаженных нервных стволов способны затемнять нормальные функции органов, ибо нормальная функция нервного прибора опирается на деятельность специальных рецепторов б покровах и органах, восприимчивых только к специальным, так называемым «адекватным раздражителям». И активное состояние возбуждения в органе, вызываемое нервными импульсами, является не столько нарушением вожделенного покоя, сколько количественным повышением той физико-химической деятельности, которая продолжалась и во все время так называемого покоя (Варбург, Мейерхоф). Состояние возбуждения — это не просто повышение траты потенциалов, но в одинаковое степени и повышение компенсационного процесса накопления, причем компенсации при нормальной деятельности сплошь и рядом могут идти через край (Винтерштейн), так что именно возбуждение и работа могут в особенности накоплять местные потенциалы, усиливать цитопластиче-ский процесс, увеличивать возбудимость и работоспособность, строить орган. Мы знаем теперь, что нервный импульс может вести к выработке в периферических органах «сенсибилизаторов» вроде холина, и таким образом возбуждение, только что пронесшееся в ткани в предыдущий момент, не только не «истощает» работоспособности и возбудимости органа, но подготовляет в нем вящую впечатлительность к последующим стимулам (Le Heux). Сами продукты местного нервного возбуждения --слюна, пептоны, аминокислоты — могут служить подкрепителями дальнейшего местного возбуждения в том же направлении (Демур, Абдергаль-ден, Гельхорн).

Тесно сплетенное с эндокринологией учение о витаминах поставило на очередь вопрос о физико-химической природе стимуляторов обмена веществ, способных производить могущественные влияния в организме при самых ничтожных дозах «разражителя». Такими веществами оказывались иногда просто промежуточные продукты распада белков, вроде лизина или триптофана; в других случаях приходилось признать специфические вещества, непосредственно сближающиеся с инкретами. Несоизмеримые отношения между количеством действующего гуморального раздражителя и объемом вызываемого им физиологического эффекта наводили на сопоставления и сближения некоторых гормонов и витаминов с катализаторами.

В противоположность старому представлению о раздражителе как чуждом живому веществу нарушителе и даже разрушителе, с которым организму необходимо постоянно бороться, стало намечаться представление о раздражителе как ускорителе и усугубителе тех реакций, которые материально и энергетически были обеспечены в живом веществе и до него, но не совершаются заметным образом, пока не будет преодолено сопротивление, своего рода «химическое трение» или инертность. В доминантном процессе, который подготовлен прошедшей историей организма и живет, быть может, давно, но до поры до времени скрыто, с тем чтобы бурно и неожиданно выявиться по поводу случайных и как будто не идущих к делу раздражителей, — в этом процессе раздражитель более всего сближается по своему смыслу с катализатором, а само доминантное возбуждение — с каталитическим подкреплением

111

того, что было задано в предыдущем, но скрывалось от наблюдателя. Раздражитель приходит здесь не как нарушитель, но как проявитель того, что доселе оставалось скрытым.

Если раздражителями могут служить уже промежуточные продукты обмена веществ, — а эти промежуточные продукты сами по себе нередко оказываются энергичными ядами, — то нам открывается еще и следующая интересная картина. Когда перед нами цепь последовательных химических реакций, из которых каждая последующая стимулируется выходами предыдущей, а совокупность реакций находится в подвижном равновесии, — такая цепь реакций может иметь место не иначе, как при наличии ряда Гопкинса:

К^ (А) == К., {В) == Ку (С) = K^ (Ј>) == const.

где К\, Кг... — константы скоростей отдельных реакций, а А, В... — активные массы продуктов. Активная масса очень сильно действующего вещества В может быть чрезвычайно мала, если константа скорости К соответственно очень велика, и тогда действующий в ничтожном количестве В может служить началом возбуждения для КзСС}, но значительное накопление концентрации В будет уже физиологическим ядом, расстраивающим весь дальнейший ход последовательных реакций. Так, сильнодействующие вещества, вроде адреналина, освобождаясь в ничтожных количествах, могут быть нормальными «раздражителями», и они же—в больших количествах — ведут к параличу. Жизнь — асимметрия, с постоянным колебанием на острие меча, удерживающаяся более или менее в равновесии лишь при устремлении, при постоянном движении. Энергический химический агент ставит живое вещество перед дилеммою: если задержаться на накоплении этого вещества, то — смерть, а если тотчас использовать его активно, то —- вовлечение энергии в круговорот жизни, строительство, синтез, сама жизнь. В конце концов один и тот же фактор служит последним поводом к смерти для умирающего и поводом к усугублению жизни для того, кто будет жить. Так, уже «следы» веществ, и часто следы по преимуществу, могут иметь решающее значение в качестве раздражителей и направителей деятельности организма. Было ведь установлено, что бабочка направляет свой полет, руководясь «следами» веществ, доносящимися до нее за километры. Нам придется еще не раз пересмотреть понятие «порога» возбудимости в его обычном значении, до сих пор остающемся принятым у неврологов. Ведь если даже не расставаться с теми упрощениями, которые допускал в теории раздражения Нернст, — будто для каждой ткани есть постоянная «пороговая концентрация» внутритканевого электролита, с достижением которой ткань переходит скачком от состояния «покоя» к состоянию «возбуждения», — то и тогда придется признать, что при условии предварительного накопления в ткани электролита почти до пороговой концентрации «пороговая» величина электрического раздражителя теоретически может быть доведена до минимума и на «подготовленной» ткани «порог» будет необыкновенно низок.

До сих пор мы имели в виду преимущественно два основных типа в понимании «раздражителя» и «возбуждения». Во-первых, раздражитель — нарушитель равновесия, врывающийся в систему со стороны как нечто чуждое, грозящее инсультом. Возбуждение при этом поднимается частью как прямое выражение нарушения устойчивости и покоя, частью же — как реакция восстановления утерянного равновесия, по принципу Липманна, Ле Шателье. Во-вторых, раздражитель может представляться как некоторый катализатор, чрезвычайно ускоряющий реакцию, совершавшуюся собственно до него. В первом случае величина

112

реакции может не иметь никакого соответствия с энергетической размерностью стимула, как энергия взрыва не соответствует энергии затравочной реакции. И по химической природе от раздражителя не требуется здесь никаких определенных химических качеств. Раздражителем может служить здесь всякое чуждое организму вещество или необычная концентрация. Во втором случае раздражитель даже и совсем не приносит энергии в реакцию, он — нечто вроде смазки в машине и всего лишь способствует превращению ранее данных потенциалов в кинетическую энергию. Но в последнем случае есть мысль уже о том, что необходимо известное соответствие между раздражителем и раздражаемым субстратом, чтобы субстрат стал впечатлителен к раздражению, т. е. требуется наличность соответствующего рецептора. Избирательное соответствие между раздражителем и рецептором может мыслиться то химически вроде сродства, то чисто физически вроде подходящей функциональной лабильности (Н. Е. Введенский) или вроде совозбуждения по резонансу (Лапик).

Здесь мы приближаемся к новому, третьему типу понимания «раздражителя» и «возбуждения», где предполагается, что стимул вносит в систему определенное количество кинетической энергии, дабы стало возможно в ней возбуждение. Здесь стимул сближается по смыслу с механическим толчком. Свет оказывается раздражителем постольку, поскольку производит фотохимическое действие, а фотохимическую реакцию он производит постольку, поскольку поглощается. Чтобы свет стал раздражителем, он должен иметь соответствие химическим рецепторам в ткани: между ним и рецепторами должен иметь место фотохимический резонанс. Говоря языком электронной теории, чем мощнее поле между электронами в молекуле живого вещества, тем стабильнее химическое соединение, тем оно менее химически активно и тем короче период колебания отрицательного электрона. Это — уравновешенный в себе диполь, дающий полосы поглощения в ультрафиолетовом конце спектра. Ультрафиолетовые лучи, резонируя в области диполей, стабилизируют здесь соединения еще более, но именно здесь тепловой эффект будет вести к разбрасыванию уравновешенных полюсов, к активированию сродства. Менее прочные соединения с меньшим полем внутри молекулы уравновешиваются лишь своею средою, поляризованы на нее. Они реагируют на более длинные волны красного конца спектра, химически очень активны и очень чувствительны к свету. Поле света, вызывая резонанс в молекулах, увеличивает в них содержание энергии и делало бы это безгранично, если бы энергия не уходила в тепло и в фотохимические процессы. Возбуждение, вызванное, таким образом, световым раздражителем по резонансу, сводится или на увеличение числа колебаний отрицательного электрона, т. е. на химическую стабилизацию вещества, или, наоборот, увеличивает химическую активность вещества. В обоих случаях резонанс на только что действовавший раздражитель должен прекратиться сам собою. Так, V. и m-me Henri видели, что ультрафиолетовый луч определенной длины волны сначала возбуждает, потом парализует. Чтобы раздражаться светом, протоплазма должна войти в тесную связь с веществом, обладающим фотодинамическим действием. Последнее и будет служить рецептором или фотохимическим сенсибилизатором живого вещества. В общем раздражение рисуется здесь как внесение в субстрат порции энергии, кванты действия, требующегося для разложения пигмента. Затем продукт фотохимической реакции стали мыслить как катализатор для возбуждения дальнейших реакций в живом веществе.

Здесь можно заметить, что во всех случаях, когда физиологи в раздражителе организма видят всего лишь чужеродного нарушителя жизни и не предполагают специфического соответствия между рецептором и

8 А. А. Ухтомский \ \ 3

«адекватным» для него раздражением, молчаливо допускается, что различения в среде принадлежат в сущности исключительно нам и нашим центрам: это мы расцвечаем нашу среду разнообразием качеств, окрасок, звуков, предметов и лиц, которых в действительности нет. Теории этого рода, начиная с знаменитого учения Иоганна Мюллера, несут в себе явственные следы традиций германского идеализма с его солипсическими («ego ipse solus») тенденциями. Там же, где говорится, что для возникновения возбуждения требуется соответствие между субстратом и раздражителем, рецептором и стимулом, организмом и средою, привносится постулат, что различие не принадлежит исключительно нам, но имеет основания также вне и независимо от нас. Вместе с тем теряет свою принудительность старинное утверждение, будто раздражителями могут служить лишь быстро протекающие изменения среды; становится мыслимой возможность стационарного состояния возбуждения в ответ на непрерывное раздражение специальных рецепторов, например силовым полем тяжести (Магнус); открывается, что возбуждение отнюдь не есть непременно лишь удаление раздражителя, уклонение от среды и восстановление вожделенного равновесия, но может носить характер также экспансивного сближения со средою и раздражителем, устремления на далекий предмет («Conation» Шеррингтона).

Так расширялись и разнообразились с течением времени наши представления о раздражителе п возбуждении. В связи с этим стали чрезвычайно разнообразными понимания тормозящих процессов. Наша школа видит в них результат конфликта возбуждений в нервных элементах, и она же склонна сближать с торможением тот упадок впечатлительности к раздражителю, который отмечается в законе Вебера—Фехнера. Поскольку с последним сближаются также явления иммунитета и невосприимчивости, намечается мост между понятиями нервного и гуморального торможения. Сольются ли для будущей общей физиологии эти разнообразные представления в одну обобщающую теорию и как они представятся нам тогда в качестве частных выражений общего закона, — это покажет будущее. Со своей стороны, мы убеждены, что физиологическая наука во всем ее целом движется поистине общим фронтом. Искания гуморалистов и неврологов сплетены между собою гораздо более, чем кажется на первый взгляд, и они будут взаимно оплодотворять друг друга, пока не сложится действительно общая теория, рассматривающая различные формы раздражения и возбуждения как частные случаи.