3. Нейроны вступают в соединения непроизвольно. Каждая нервная клетка взаимодействует с синапсами только других определенных нервных клеток. С помощью принципа специфических соединений Кахаль смог показать, что нервные клетки связаны друг с другом только по определенным направлениям, которые он назвал «сетью переключений». Сигналы движутся по ним по правилам, согласно которым, каждый единичный нейрон осуществляет контакт посредством многих пресинаптических окончаний с дендритами множества целевых клеток. По этой причине каждый отдельный нейрон широко распределяет полученную им информацию, достигая целевых клеток, которые часто находятся в различных областях мозга. Дендриты целевой клетки, в свою очередь, воспринимают информацию целого ряда раздражений различных нейронов, которые могут интегрировать сигналы от других нейронов, даже от тех, которые лежат в других областях мозга. На основании анализа передачи сигнала, Кахаль пришел к выводу, что мозг является органом, состоящим из специфических, логически предсказуемых систем переключений. Этим он опроверг господствующее в то время мнение, согласно которому, мозг представляет собой «расплывчатую» нервную систему, в которой возможны любые виды взаимодействия.
4. Принцип динамической поляризации. Согласно этому принципу, сигналы переносятся в определенных сетях переключений только в одном направлении. Это утверждение имело огромное значение – оно приводило к целому ряду логических последствий, которые вскоре стали правилами, используемыми до сегодняшнего времени для объяснения прохождения информационных потоков. Впоследствии оно нашло свое применение при установлении систем переключения в головном и спинном мозге. Каждая из этих систем несет определенную функцию. Например, сенсорные нейроны, находящиеся на коже и других органах чувств, реагируют на раздражения определенного вида, поступающие из окружающей среды – механическое давление (кожа), свет (зрение), звуковые волны (слух) или специфические химические вещества (запах и вкус) – и посылают сигналы дальше в мозг. Мотонейроны посылают свои сигналы из областей головного и спинного мозга к двигательным клеткам мускулов или клеткам желез и управляют активностью этих клеток. Интернейроны, составляющие большинство в общей категории нейронов мозга, служат станциями переключения между сенсорными и моторными нейронами. На основании этого, Кахаль смог проследить движение информационных потоков от сенсорных нейронов в коже к спинному мозгу и оттуда дальше – к интернейронам, мотонейронам и, наконец, к двигательным клеткам мускулов. Эти результаты он получил в ходе исследований на крысах, обезьянах и людях. С течением времени было выявлено, что каждый тип клетки, благодаря своим биохимическим особенностям, подвержен определенным заболеваниям. Сенсорные нейроны в коже и суставах, например, подвергаются такому заболеванию, как сифилис. Болезнь Паркинсона поражает определенную категорию интернейронов. Некоторые болезни избирательны до такой степени, что они поражают только часть нейронов. Рассеянный склероз выбирает своей жертвой только определенные виды аксонов. Ботулизм разрушает синапсы.
За свои революционные достижения в области физиологии и медицины Кахаль совместно с Гольджи, чье индикаторное окрашивание нейронов на основе серебра позволило Кахалю совершить свои открытия, в 1906 г. получили Нобелевскую премию.
Производство синапсами сигналов допамина
В 1955 г. С. Палай и Г. Паладжи из института Рокфеллера показали с помощью электронного микроскопа, что существует маленькое пространство, которое отделяет пресинаптическое окончание одной клетки от дендритов другой – синапсовая щель, неоднократно упоминаемая нами. Кроме того, было установлено, что синапсы ассиметричны и что выделение химических трансмиттеров происходит только в пресинаптической части клетки. Этим объясняется, почему информация в одном нейроновом круге переключения проходит только в одном направлении.
Ш. Шеррингтон в середине XX века продолжает развивать утверждения Кахаля о структуре нервных клеток и успешно связывает их с физиологией и поведением. Во время исследований рефлексов на кошках он открыл, что не всякая нервная активность вызывается раздражением, то есть, не все нервные клетки используют свои пресинаптические окончания для того, чтобы стимулировать следующую, принимающую клетку с целью дальнейшей передачи информации. Наоборот, некоторые клетки тормозят ее, используя свои окончания для блокады принимающей клетки, мешая дальнейшему прохождению сигнала.
Нервные клетки (нейроны), являясь элементарными структурно-функциональными частицами передачи электрического сигнала в нервной системе, отличаются от других клеток мозга тем, что обладают способностью молниеносно обмениваться информацией между собой даже на значительном отдалении друг от друга.