В молекуле от безумия. Истории о том, как ломается мозг - Сара Мэннинг Пескин

А затем, спустя полгода после начала болезни, очередная скорая привезла его в клинику, где работал доктор Грег Маккарти. Этот поджарый человек с невозмутимым чувством юмора был ходячей энциклопедией редких неврологических заболеваний, Шерлоком Холмсом, распутывающим самые странные дела. Для него история Майка складывалась в знакомую картину: спазмы, тревожность, потоотделение. Cовокупность симптомов подсказывала диагноз.

История заболевания, которым страдал Майк, началась задолго до рождения самого Майка, в те времена, когда ученые только начинали разбираться в работе нервной системы. В конце 1880-х, в эпоху Алоиса Альцгеймера и Арнольда Пика, молодой испанский ученый Сантьяго Рамон-и-Кахаль сделал одно замечательное открытие.

Рамон-и-Кахаль не был похож на того, кто способен произвести революцию в только зарождавшейся тогда нейробиологии. Его отец, довольно властный человек, занимался анатомией. При этом маленький Сантьяго не слишком считался с правилами, за что частенько подвергался наказанию[86]. В 10 лет он угодил в тюрьму за то, что смастерил самодельную пушку и разгромил из нее имущество соседа. Поучившись и парикмахерскому, и сапожному делу (и ту и другую работу он выполнял через силу, мечтая о чем-то совсем другом), он стал ездить с отцом на кладбища собирать человеческие кости для изучения. В темноте, среди могильных плит, Сантьяго Рамон-и-Кахаль влюбился в анатомию. Потратив годы на обучение, он стал профессором в Барселоне, где и наткнулся на любопытную находку.

До тех пор большинство ученых считало, что нервная система – это нечто единое и неразрывное[87]. Эта идея была не лишена здравого смысла, поскольку именно физическая неразрывность наиболее очевидным способом объясняла способность нервов мозга управлять пальцами рук и ног, находящихся от него на таком большом расстоянии. Логично было предположить, что все связано. Имелись даже микроскопические подтверждения этого – на детальных изображениях нервов не было видно четких разрывов между нервными волокнами. Эксперименты показали, что все остальное тело состоит из отдельных клеток, но нервную систему считали исключением и рассматривали ее как единую структуру, похожую на сеть.

Но это было не так. В 1888 году Рамон-и-Кахаль нарезал тонкими слоями имевшиеся у него образцы птичьего мозга и пропитал их раствором, содержащим серебро, который окрасил нервные волокна в черный цвет. Под микроскопом он не обнаружил в этих образцах той неразрывной сетевидной структуры, которую ожидал увидеть. Напротив, клетки имели четкие границы. Они примыкали друг к другу, но не были единым целым.

Заподозрив, что нервная система человека тоже может состоять из отдельных клеток, Рамон-и-Кахаль обратил микроскоп на образцы мозга представителей своего вида. Здесь он заметил тот же феномен, что и в образцах мозга птиц. Человеческая нервная система, как и все остальное тело, состояла из отдельных частей. Ее составляли нейроны.

Воодушевленный открытием, Рамон-и-Кахаль сделал копии своих наблюдений, чтобы поделиться ими с другими учеными. Печатные работы стоили так дорого, что ему пришлось на целый год отказаться от няни для своих пятерых детей[88]. Уверенный, что его достижение высоко оценят, он разослал монографии исследователям в разные части света.

Однако его надежды не оправдались. Научное сообщество практически не отреагировало на его послания. Видя такой слабый отклик, Рамон-и-Кахаль начал сомневаться в себе и думать, что коллеги считают его мошенником. Он очень переживал, что написал статьи на испанском языке, которым, как он теперь понимал, его аудитория в большинстве своем не владела. В конце концов он решил, что все дело в расстоянии. Если он хочет убедить ученых в том, что основное положение нейробиологии ошибочно, он должен говорить с ними лично. Нужно заставить их увидеть доказательства собственными глазами.

В 1889 году Рамон-и-Кахаль упаковал свой микроскоп и предметные стекла и отправился на конференцию в Берлин[89]. Лекции, предусмотренные программой, он практически не посещал, вместо этого устроив демонстрацию того, что обнаружил в лаборатории. На столе он установил микроскопы – свой и еще несколько предоставленных организаторами – и под каждую линзу поместил предметные стекла с тканями мозга, подкрашенными раствором серебра.

Эта экспозиция, вначале привлекшая внимание лишь нескольких скептиков, вскоре вызвала положительную реакцию публики. Все больше и больше посетителей выстраивалось в очередь, чтобы увидеть крошечные изображения, которые к концу конференции уже вызывали восхищение у самых прославленных профессоров нейроанатомии. Весь мир – или по крайней мере та его часть, что имела какой-то вес в академических кругах, – заинтересовался этой идеей. В последующие годы участники конференции в Берлине, вернувшись в свои лаборатории, пересмотрели работу Рамон-и-Кахаля и подтвердили его выводы. За редким исключением, все убедились в его правоте. И в 1906 году Рамон-и-Кахаль получил Нобелевскую премию.

Вскоре ученые осознали, что новая модель нервной системы поставила перед ними и новую фундаментальную задачу. Если нервы состоят из отдельных клеток, то у этих клеток должен быть какой-то способ взаимодействия. Они должны общаться. В ходе некоторых экспериментов было замечено, что нейроны почти соприкасаются друг с другом, их разделяет всего несколько нанометров – расстояние, которое легко может преодолеть электрический сигнал. Однако в других случаях между окончанием нейрона и началом клетки, которой он передает информацию, оставался разрыв в 40 нанометров, и это сбивало с толку. Ученые понимали, что у нейронов должен быть какой-то способ передавать сообщения через эту пустоту, но никто не знал, как именно это происходит.

Решение нашел немецкий невролог Отто Лёви[90]. От него, как и от Рамон-и-Кахаля, никто не ожидал научных прорывов. С детства он был увлечен искусством и только под давлением отца начал заниматься медициной. К концу обучения в докторантуре ему пришлось посещать дополнительные курсы для отстающих, поскольку вместо обязательных занятий по изучению человеческого тела он ходил на лекции по истории искусств.

Спустя годы Лёви будет рассказывать, что решение загадки нейронов пришло ему во сне одной мартовской ночью 1921 года[91]. Он схватил ручку, быстро записал свою идею на клочке бумаги, снова укутался одеялом и уснул. Когда взошло солнце, он посмотрел на эту записку и понял, что не может разобрать собственный почерк. Открытие было утрачено.

Эта же мысль посетила его на следующий день, около трех часов утра. Полный решимости не упустить ее, Лёви оделся и в свете утренней зари отправился в лабораторию. Там в течение следующих двух дней он сделал самое важное открытие в своей научной карьере.

Лёви уже давно подозревал, что нейроны могут обмениваться информацией, посылая и улавливая молекулы-посредники, но до того момента не мог доказать, что такие молекулы действительно существуют. Ночное озарение, впоследствии сделавшее его знаменитым, заключалось в простом эксперименте, который окончательно подтвердил его правоту. Когда взошло солнце, Лёви уже лихорадочно работал. Он изолировал два бьющихся лягушачьих сердца, одно из которых было соединено с нервом, а другое нет. Первое он поместил в контейнер с жидкостью и стимулировал нерв до тех пор, пока лягушачье сердце не стало биться медленнее. Затем он взял жидкость из этого контейнера и добавил ее в контейнер, где находилось другое сердце. Когда второе сердце пропиталось этой жидкостью, частота его сокращений также уменьшилась. Молекулы из раствора от одного сердца изменили работу другого. Лёви был прав в своем предположении: сигнальные молекулы действительно существовали. За это открытие он, как и Рамон-и-Кахаль, получил Нобелевскую премию.

В последующие годы молекулы, выпускаемые нейронами, получили название нейромедиаторов. Эти молекулы, к числу которых относятся адреналин, дофамин и серотонин, стали одними из самых популярных элементов человеческого тела. Им посвящены тысячи научных статей и множество популярных книг. Их названия вошли в повседневную речь.

Оказалось, что в способности расслабляться решающую роль играет самый маленький нейромедиатор, молекула под названием глицин. Именно благодаря глицину мы можем в конце дня сбросить с плеч напряжение и положить голову