Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

Шеррингтон в свое время показал, что большие полушария головного мозга производят тормозящее действие на мышцы и что удаление этих полушарий приводит к ригидности. Вида, напротив, интересовала локализация той части мозга или спинного мозга, откуда берет начало возбуждающий сигнал для мышц. Проведя множество испытаний на подопытных кошках, он пришел к выводу, что ключевую роль в поддержании ригидности играют две части мозга: мозжечок и средний мозг. Мозжечок получает от конечностей импульсы с запросом на ригидный ответ, но при этом он одновременно служит связующим звеном, передающим сигнал торможения от коры головного мозга к конечностям. Вид выяснил, что точкой возникновения сигналов, посылаемых в конечности и вызывающих ригидность, является средний мозг.

Вида к исследованиям подталкивал не только «связанный с ними физиологический интерес», но и тот факт, что децеребральная ригидность обладает очень близким сходством с той ригидностью, которая развивается в некоторых смертельных человеческих болезнях, таких как менингит. Познание механизма децеребральной ригидности должно было, по мнению Вида, помочь в диагностировании и лечении болезней, имеющих отношение к нервной системе.

Неизбежным следствием огромного числа новаторских концепций по поводу рефлекторной функции, высказанных Шеррингтоном, и доступности подопытных кошек стало то, что кошачий рефлекс переворачивания в падении очень быстро оказался в фокусе внимания нейробиологии. В 1916 г. Вид, работавший теперь в Университете Джона Хопкинса, объединил усилия со своим коллегой Генри Мюллером, чтобы провести первое исследование кошачьего рефлекса с точки зрения нейробиологии^{14}.

Источником их вдохновения и мотивации опять же стала децеребральная ригидность — и еще гипотеза, выдвинутая Шеррингтоном в его известной книге 1906 г.

Мышцы, на которые она [децеребральная ригидность] преимущественно действует, — это те мышцы, которые в этом состоянии противодействуют силе тяжести. При стоянии, ходьбе, беге конечности подогнулись бы под весом тела, если бы не сокращение разгибателей бедра, колена, лодыжки, плеча, локтя; голова повисла бы, если бы не разгибатели шеи; хвост и нижняя челюсть упали бы, если бы не поднимающие их мышцы. Все эти мышцы противостоят действию силы [тяготения], которая постоянно грозит нарушить естественную позу. Сила эта действует непрерывно, и мышцы тоже демонстрируют непрерывное действие, тонус^{15}.

Шеррингтон предполагает, что ригидность всегда «включена» и активно подавляется корой головного мозга потому, что в ней задействованы именно те мышцы, которые позволяют животному сохранять правильную позу под действием силы тяжести. С точки зрения выживания все это очень логично: способность животного охотиться или убегать от хищников зависит от его способности двигаться стоя, так что мышцы, поддерживающие тело в таком положении, должны быть активны все время по умолчанию. Шеррингтон говорит, что нервные пути, выполняющие эту эволюционную задачу и обеспечивающие антигравитационные рефлексы, и должны быть источником децеребральной ригидности.

Поскольку можно предположить, что кошачий рефлекс переворачивания в правильное положение — это тоже рефлекс противодействия гравитации, хотя и совершенно иной природы, Мюллер и Вид решили исследовать данный рефлекс не только для того, чтобы проверить гипотезу Шеррингтона, но и для того, чтобы разобраться в неврологическом механизме кошачьего рефлекса. В ходе их экспериментов не проводилась высокоскоростная съемка; их не интересовали конкретные движения, которые делает кошка в процессе переворачивания, они стремились выделить способ, посредством которого нервная система инициирует эти движения.

Ученые обнаружили — и в этом, возможно, нет ничего удивительного, — что децеребрированная кошка совершенно не проявляет рефлекса переворачивания; это позволяет предположить, что для переворачивания в воздухе в правильное положение необходима не только высшая функция мозга, но даже сознание. Следовательно, это сложная рефлекторная дуга, а сам рефлекс больше напоминает болевой рефлекс отдергивания, чем коленный рефлекс.