Мы – электрические. Новая наука об электроме тела

Его везение заключалось в том, что авария произошла как раз тогда, когда Университет Пердью в Индиане подбирал добровольцев с повреждением позвоночника для новых клинических испытаний. Через несколько дней после аварии нейрохирург поместил между поврежденными позвонками Ингрэма электроды, создававшие электрическое поле. Исследователи надеялись, что это поле соединит противоположные концы поврежденных двигательных и чувствительных нервов в позвоночнике: они должны были медленно поползти навстречу друг другу через поврежденный участок и обрести возможность вновь без помех передавать сигналы от мозга. Через несколько месяцев имплантат удалили. Когда через год специалисты обследовали Ингрэма и других участников испытаний, большинство из них сообщали о некоторых улучшениях.

В 2019 году, через двенадцать лет после того, как Ингрэм вновь стал делать осторожные шаги, умер ученый, который изобрел устройство, изменившее мрачный диагноз, и вместе с ним умер значительный опыт работы по стимуляции осциллирующим электрическим полем. Хотя устройство было признано безопасным и, по-видимому, открывало возможности, которых не могли дать другие устройства или лекарства, и от законодательных органов США было получено предварительное разрешение на проведение более масштабных испытаний, вскоре после интервью Ингрэма корреспонденту Globe исследования были заморожены[246]. Устройством воспользовались лишь четырнадцать человек, и поскольку на протяжении нескольких лет исследования тормозились на каждом этапе, компания, занимавшаяся разработкой метода, обанкротилась. А устройство убрали на дальнюю полку.

До сих пор некоторые люди чрезвычайно расстроены обстоятельствами этого провала. “Я думаю, это отбросило исследования в области повреждений позвоночника на десять лет назад, – комментировал Джеймс Кавуото, выпускающий авторитетное издание в области промышленных разработок Neurotech Reports. – Где бы мы были сегодня, если бы они не разогнали всех исследователей и инвесторов, которые хотели продолжать это направление исследований?” По мнению Кавуото, метод стимуляции осциллирующим полем, отодвинутый на второй план влиятельными людьми, не имеющими представления о принципах его работы, и атакованный конкурентами, движимыми не профессиональными, а скорее личными интересами, предвосхитил время и был слишком необычным, чтобы добиться успеха. Он очень сильно противоречил бытовавшим в то время представлениям о связи биологии и электричества.

Дело в том, что данный имплантат оказывал влияние не на потенциал действия: он должен был воздействовать на более общее электрическое поле, существование которого было официально признано только в 1970-е годы. Кожа, кости, глаза – буквально все органы нашего тела излучают электрические сигналы. Новые исследования и инструменты позволили пролить свет на физиологические причины возникновения этого биоэлектрического поля и объяснить принципы его функционирования и медицинский потенциал. В 2020-х годах появилось больше устройств и методов, которые позволяют им манипулировать. Однако, чтобы понять суть вопроса, нам, как обычно, нужно обратиться к истокам (очень коротко!).

Лаборатория Лайонела Джеффа

Все началось со старых исследований, показавших, что все живые существа обладают собственным электрическим полем, даже такие организмы без мозга, как гидры, водоросли или проростки овса[247]. Лайонел Джефф попытался разгадать эту тайну в 1960-е годы, когда большинство электрофизиологов хотели заниматься только нервной системой. Однако Джефф, который учился ботанике в Гарварде, а в душе был физиком, искал более общие и универсальные теории.

Подходящим материалом для начала исследований были бурые водоросли (или “морской дуб”, если вам так больше нравится). Интересный факт: в этих водорослях содержится в восемь раз больше натрия, чем в сыре чеддер, и в одиннадцать раз больше калия, чем в бананах. Может быть, когда-нибудь все мы будем ими питаться. Но биологи любят их по той причине, что они размножаются половым путем, выбрасывая сперму и яйцеклетки непосредственно в морскую воду (не благодарите). И это позволяет наблюдать за всем процессом их развития, начиная с первого дня, без необходимости лазать по закоулкам маточных труб. Водоросли растут по-разному в двух направлениях, в зависимости от расположения по отношению к солнечному свету.

Для подробного изучения электрических характеристик водорослей Джефф в Университете Пердью посадил пучок водорослей в ванну с горячей водой, ожидая перемешивания их выделений. Как только у него появились развивающиеся эмбрионы, он пересадил их рядком в узкую трубку, осветил с одной стороны, имитируя солнечный свет, и стал следить за тем, не появится ли по мере роста эмбрионов какое-то измеряемое электрическое поле. И оно появилось, да еще как. Положительный заряд вверху, отрицательный внизу. Как в батарейке. Теперь Джеффу нужны были умные ребята, которые помогли бы понять, как так вышло.