Чарльз Скотт Шеррингтон. Синапс, реципрокность и проприоцепция

Будущий нобелиат и рыцарь Ордена Британской Империи родился 27 ноября 1857 года в графстве Миддлсекс в Англии. Обстоятельства этого события весьма туманны: по документам его родителями считались земской врач Джеймс Нортон Шеррингтон и Энн Брукс. Так записано в его официальной биографии и во всех справочниках. Но здесь есть одна неувязка. Даже две. Джеймс Нортон Шеррингтон на самом деле был не врачом, а торговцем скобяными изделиями и москательщиком, и умер в 1848 году, за девять лет до рождения своего «первенца». Поэтому въедливые историки называют в качестве отца Шеррингтона-младшего известного хирурга Калеба Роуза. Роуз и Энн Брукс-Шеррингтон любили друг друга, но не могли пожениться: у хирурга тоже была своя семья — и мать Чарльза Скотта ждала своего избранника 32 года. Так что Калеб Роуз жил на две семьи и лишь в 1880 году женился на той, кто давно уже по факту была его женой.

Мы так долго рассказываем о запутанной семейной истории Шеррингтона потому, что доктор Роуз был одним из самых образованных людей своего времени. Кроме занятий хирургией, он интересовался археологией, литературой, языками, был превосходным геологом и обладал замечательной коллекцией минералов. Именно он занялся образованием Чарльза и именно он в 1871 году подарил ему книгу Иоганна Мюллера «Элементы Физиологии».

Книжка настолько повлияла на мировоззрение подростка, что, окончив Ипсвичскую школу (1876), он отправился в Королевскую коллегию хирургов Англии — профессиональное сообщество хирургов и стоматологов, которое занималось и обучением. Впрочем, уже тогда Шеррингтон хотел получить и фундаментальное естественнонаучное образование. Но в том же году лопнул банк, где хранились сбережения семьи, и учиться в престижном вузе стало не на что. Поэтому, в дополнение к хирургическому образованию, сначала Чарльз пошел работать в госпиталь св. Томаса, затем — вольнослушателем на курс одного из отцов британской физиологии Майкла Фостера, а в 1880 году все-таки нашел возможность поступить в Кембридж.

Уже в следующем году начался путь Шеррингтона в большую науку. Тогда на Международном медицинском конгрессе разгорелся принципиальный спор между австрийцем Фридрихом Гольцем и шотландцем Дэвидом Ферриером о том, локализованы ли функции коры головного мозга. Тогда перепалка между учеными достигла высочайшего накала, и оба демонстрировали в поддержку своих слов экспериментальных животных. Гольц показывал собаку с удаленным фрагментом коры и утверждал, что локализации не существует, оппонент показывал обезьяну с параличом правой половины тела. Высшее медицинское общество постановило животных усыпить, мозг изъять и выдать Джону Ньюпорту Лэнгли, учителю Шеррингтона, дабы установить правоту одного из спорщиков.

Лэнгли возился три года и объявил правоту Ферриера. А вот всю гистологическую часть работы, опубликованной в 1884 году, сделал Шеррингтон. Забегая немного вперед, скажем, что Чарльз стал выдающимся специалистом в этой области, его гистологические срезы до сих пор хранятся в Оксфорде, и сейчас вся эта великолепная коллекция оцифрована.

Следующие три года Шеррингтон много путешествовал и многого добился. Он учился у Вирхова и Коха, встречался с Сантьяго Рамон- и-Кахалем в Испании, поработал с упомянутым нами выше Фридрихом Гольцем, получил членство в Королевской коллегии хирургов (и вместе с этим — право на практику), а в 1887 году вернулся в Лондон и начал читать лекции по физиологии в госпитале св. Томаса, где начинал свое обучение.

В 1895 году Шеррингтону исполнилось 38 . Тогда он стал профессором физиологии Ливерпульского университета. За плечами было четыре года распорядительства в Брауновском институте высших физиологических и патологических исследований Лондонского университета и почти ежедневной экспериментальной практики.

Исследователя интересовали рефлексы, и в 1895 году он понял, что в теории рефлекторных дуг, которая была на тот момент, есть изъяны.

Тогда считалось, что сигнал, проходящий по какому-то конкретному пути, приводит, например, к сокращению мышцы. Или ее расслаблению. И больше ни к чему. Но у Шеррингтона появилась мысль рассматривать рефлексы как комплекс событий. Так им была открыта реципрокная («возвращающаяся») активность противоположных мышц. Новый постулат Шеррингтона гласил: «возбуждение мышц обратно пропорционально ингибированию противоположной группы мышц» То есть если при коленном рефлексе сокращаются мышцы-разгибатели колена, одновременно расслабляются мышцы-сгибатели. Именно из этого открытия Чарльза Скотта и пошло учение о возбуждении и торможении в нервной системе как одинаково важных процессах.

Дальше — больше. Продолжая свои размышления о рефлексах, Шеррингтон вспомнил о встрече с Сантьяго Рамон-и-Кахалем, которая состоялась за десять лет до описываемых событий. Кахаль тогда был участником еще одной обширной дискуссии, которая длилась не один десяток лет. Спор испанского гистолога с его итальянским коллегой Камилло Гольджи касался природы нейронов. «Слитно» или «раздельно»? Есть ли разрывы между нервными клетками, или их нет, и сигнал плавно перетекает из одного нейрона в другой? Гольджи стоял на позиции слитности. Кахаль, используя, кстати, метод окраски нейронов по Гольджи, уверял, что видит разрывы.

В теорию рефлексов Шеррингтона идея Кахаля о разрывах между нейронами укладывалась идеально. И в 1897 году он сформулировал, что от нейрона к нейрону возбуждение передается через особое место контакта — синапс. И само название для этого контакта предложил. Греческое συνάπτειν и означает «соединение» или «контакт».

В принципе, на этом можно было и остановиться — именно эти работы принесут Шеррингтону через треть века Нобелевскую премию «за открытия, касающиеся функций нейронов». Но ученый продолжает кропотливо изучать нервную систему, совершая все новые и новые открытия.

Именно Шеррингтону принадлежит идея разделения нервных волокон на афферентные и эфферентные, именно он составил подробнейшие карты иннервации различных участков тела, что позволило, пожалуй, впервые рассматривать работу нервной системы как единый процесс.

В 1906 году вышел самый большой и самый известный труд Шеррингтона «Интегративная деятельность нервной системы», в котором был суммирован весь двадцатипятилетний опыт работы исследователя. Эту монографию и сейчас изучают неврологи. Кстати, в ней был впервые описан и еще один важный для неврологии термин: проприоцепция, или мышечное чувство. Не так много в истории науки исследователей, которые дали название целому чувству!

Ко времени получения Нобелевской премии, которую он разделил с Эдгаром Дугласом Эдрианом, распространившим на нейроны принцип «все или ничего», Шеррингтон был уже мэтром не только нейрофизиологии, но и вообще всей британской науки. Он успел стать рыцарем, побыть президентом Королевского общества и даже опубликовать книгу стихов (как пишут, один из критиков выразил робкую надежду, что «мисс Шеррингтон» продолжит радовать их своим талантом). Когда сэр Чарльз получал Нобелевскую премию из рук шведского короля, он сказал, что получает награду от имени всей экспериментальной неврологии. Очень уместные слова от человека, который эту самую экспериментальную неврологию и создавал.