Мы – электрические. Новая наука об электроме тела

Боргенс хотел узнать, нельзя ли усилить эти токи. Когда он помещал регенерирующие нейроны в электрическое поле, процесс заживления ускорялся в три раза. Причина ускоренного заживления спинного мозга под действием электрического поля заключалась в предотвращении дегенерации (ретракции) аксонов. Ретракция – одно из самых больших препятствий на пути заживления любых повреждений спинного мозга как у млекопитающих, так и у земноводных. При разрыве нейроны поначалу съеживаются, покидая место повреждения, а потом начинают расти вновь. Если предотвратить ретракцию, можно решить много других проблем, накапливающихся в результате повреждения спинного мозга.

Умирающие и поврежденные клетки выделяют токсичное содержимое, невольно убивая соседние здоровые клетки. Это привлекает к местам повреждения макрофаги и белые клетки крови, которые убирают фрагменты клеток и поедают чужеродные частицы. Но эти клетки не знают меры: они всегда съедают лишнего и злоупотребляют гостеприимством, что приводит к возникновению большой заполненной жидкостью кисты. Формируется рубцовая ткань, создавая дополнительное физическое препятствие для любого аксона, подумывающего о регенерации. Вдобавок ко всему этому у взрослых млекопитающих в результате повреждения выделяются ингибирующие молекулы, которые недвусмысленным образом сообщают о том, что в этом месте что-то произошло и что вход сюда воспрещен. Нет ничего удивительного, что совсем не многие позвоночные умеют восстанавливать спинной мозг.

У Боргенса родилась идея насчет того, как преодолеть это препятствие. Он подумал, что, если помочь аксонам прорасти через участок повреждения до начала всего этого хаоса, вероятность регенерации значительно повысится. Ранее Пу уже установил, что под влиянием постоянного электрического поля отростки нервов растут быстрее, причем растут они в сторону катода. И действительно, когда Боргенс включал электрическое поле, оно действовало в качестве одновременно тренера и гида. Оно заставляло аксоны не обращать внимания на нормальные ингибиторные сигналы, препятствующие срастанию с их потерянной второй половинкой. И все это происходило в сложной среде внутри живой миноги, а не на чашке Петри.

В 1982 году Боргенс вернулся в Пердью, где начал быстро применять свои знания, поднимаясь по иерархической лестнице к млекопитающим и подсоединяя электроды к поврежденному позвоночнику морских свинок. Результат эксперимента был таким же: он вновь наблюдал регенерацию аксонов через место повреждения. Но возникла проблема, с которой он не сталкивался в экспериментах с миногами. У морских свинок заживление происходило спорадически и зависело от того, находился ли катод выше или ниже места повреждения.

Спинной мозг можно сравнить со скоростной трассой с двусторонним движением. Чувствительные аксоны поднимаются в мозг, чтобы сообщать об ощущениях. Моторные аксоны спускаются от мозга, раздавая инструкции. Если поместить катод над участком повреждения, все аксоны потянутся туда, и, следовательно, место повреждения преодолеют только аксоны чувствительных нервов. А если поместить катод под участком повреждения, соединятся только аксоны моторных нейронов. Однако Боргенс помнил результаты ранних экспериментов Робинсона с лягушками, показавших, что нейроны растут в восемь раз быстрее в сторону катода, чем в сторону анода. Он рассудил, что, если воздействовать переменным, а не постоянным электрическим током, поочередно изменяя полярность таким образом, чтобы катод по пятнадцать минут находился то на одной стороне от поврежденного участка, то на другой, возможно, удастся преодолеть эту проблему. Ко всеобщему изумлению, прием сработал: делая шаг назад и два шага вперед, Боргенс смог добиться слияния частей всех поврежденных аксонов. Морские свинки вновь обретали чувствительность и способность двигаться[259]. Боргенс назвал свое изобретение спинномозговой стимуляцией осциллирующим электрическим полем.

Боргенс и Робинсон уже вернулись в Пердью и были готовы продолжать работу, начатую их наставником Лайонелом Джеффом, который к тому времени уже покинул университет и руководил только что созданным Национальным центром вибрирующих зондов при Морской биологической лаборатории в Вудс-Хоул (чтобы больше времени уделять своим бурым водорослям). Однако они расходились во мнениях относительно того, как двигаться дальше. Боргенс намеревался заниматься медицинскими аспектами. Возможности применения метода были очевидны. У человека спинной мозг не восстанавливается самопроизвольно. Но если нейроны спинного мозга морской свинки могли срастаться и регенерировать под действием электрического поля, резонно предположить, что эта техника поможет устранять аналогичные калечащие повреждения у человека.