Мы – электрические. Новая наука об электроме тела

Они начали с уменьшения числа нервов в мышечном волокне, с которыми собирались работать. Лукас обнаружил одну мышцу лягушки, к которой подходят лишь десять аксонов. Возбуждая их с помощью электрического разряда, он установил, что результирующее мышечное сокращение зависит от интенсивности разряда. Но в отношении индивидуальных нервов ситуация была иной. Отдельные нервы реагировали одинаково вне зависимости от интенсивности удара: либо возбуждались, либо нет. Чем интенсивнее была стимуляция, тем больше нервов возбуждалось, и именно от этого зависела сила мышечного сокращения. Двоичное правило передачи сообщений по индивидуальным нервам всегда сохранялось.

Это было весомым доказательством того, что нервы подчиняются тому же бинарному правилу, что и мышцы[160]. Но эксперименты прервались с началом Первой мировой войны. Лукас оставил лабораторию и перешел на работу на авиационный завод, чтобы использовать свои знания для военных целей, разрабатывая новые компасы и бомбовые прицелы. В 1916 году он погиб в результате воздушного столкновения при испытаниях одного такого устройства. Адриан вернулся в Кембридж после гибели своего руководителя, и его интерес к поставленному Лукасом вопросу лишь усилился. Как же все-таки прослушать сигнал отдельного нейрона? Никто еще не придумал достаточно мощного инструмента, чтобы записывать такие сигналы, но нельзя ли усилить их каким-то образом, чтобы зарегистрировать с помощью существующих методов?

Во время войны американский товарищ Адриана Александр Форбс работал над беспроводными радиоприемниками, первыми радарами и новыми инструментами, названными вакуумными трубками, которые позволяли усиливать звуковые сигналы. Благодаря войне они стали дешевле и доступнее гражданским. После окончания войны Форбс с помощью этих инструментов создал новый усилитель, встроил его в струнный гальванометр Эйнтховена – и вуаля. Теперь бесконечно слабый потенциал действия можно было усилить в немыслимые прежде пятьдесят раз, а в последующие несколько лет этот множитель увеличился до семи тысяч[161]. Вот такое великолепное устройство; оставалось только найти способ прослушивать пучки нервных волокон в естественном состоянии, а не при искусственном возбуждении под действием электрического разряда. Адриан добыл чертежи такого прибора и заказал партию лягушек[162].

Секрет был в том, чтобы найти ситуацию с достаточно предсказуемым возбуждением нейронов, которое можно было бы наблюдать и регистрировать in situ. Однажды Адриан записывал сигналы мышцы лягушки в состоянии покоя. Это требовалось для определения параметров состояния “по умолчанию”, с которыми он мог бы соотносить найденные впоследствии естественные сигналы. Лягушачья лапка просто спокойно висела, не совершая никаких движений и безо всякой стимуляции. Казалось бы, в этом состоянии по нервам не должны передаваться никакие сигналы. Однако всякий раз, когда он пытался записать показания в состоянии покоя, возникали одни и те же неожиданные шумовые помехи – осцилляции сродни тем, что он регистрировал при активной стимуляции мышцы. Адриана это начало раздражать, и он уложил лягушку на стеклянную пластинку – и загадочный сигнал тут же исчез. Он поднял лягушку, так что лапки повисли. Опять сигнал. Он положил лягушку. Сигнала снова нет.

И тогда Адриан понял, в чем дело. Он понял природу сигнала, который регистрировал: нервы лап сообщали центральной нервной системе, что они натянуты. Он обнаружил сигнал, который нервы использовали для передачи этой сложной информации.