Электрическая Вселенная

В анестезиологии перемены обозначились в начале и середине 1800-х, когда выяснилось, что разного рода газообразные вещества — эфир, к примеру. — способны отключать сознание пациента, далеко не всегда при этом убивая его. Зигмунд Фрейд, бывший в 1880-х студентом-медиком, любил экспериментировать с модифицированным экстрактом растительного сока, именуемым кокаином. Кокаин превосходно помогал при глазных операциях, а также доставлял немалое удовольствие хирургам, которые проверяли на себе — и порой довольно часто — правильность выбранной ими дозы.

Однако механизм анестезии стал понятным только после работы, проделанной Ходжкиным и Хаксли. Молекулы обезболивающего вещества проникают, подобно молекулам алкоголя, в жировые мембраны наших нервных клеток и отключают натриевые насосы аксонов. После этого можно выдергивать щипцами коренные зубы или сшивать иглой живые ткани — нервные импульсы, благодаря которым мозг осознает эти надругательства над телом, продвигаются от силы на сантиметр и, поскольку натриевые насосы отключены, выдыхаются. По мере того как становились ясными все более тонкие детали их работы — и различные виды воздействия местной и общей анестезии, — все в большей степени совершенствовалась и медицина. Становились возможными такие серьезные операции, как коронарное шунтирование; появились средства, позволявшие производить лапароскопические операции. В распоряжении инженеров викторианской эпохи имелись лишь большие электрические двигатели, которые использовались ими для подъема лифтов, приведения в действие станков и насосов холодильников. Сегодняшние биоинженеры используют микроскопические электрические насосы, перекачивающие ионы натрия, для управления куда более тонкими процессами, протекающими внутри человеческого тела.

Ходжкин одурманивать своих кальмаров никогда не пытался, однако его коллеги накачивали их тетродотоксином (выглядит это некрасиво, но с учетом необходимости извлечения из тела кальмара нервных волокон возражения против такого рода манипуляций становятся спорными). Им удалось, нанося тетродотоксин непосредственно на нервные клетки и наблюдая за тем, как они отключаются, точно уловить момент, в который натриевые насосы начинают работать снова. И то, что они обнаружили, было способно повергнуть в смирение каждого, кто гордится расстоянием, на которое мы удалились от наделенных щупальцами пучеглазых морских тварей. Механизм работы этих насосов оказался у них точь-в-точь таким же, как у человека.

«Если принять во внимание, — писал Ходжкин, — что кальмар приходится нам дальним родственником — наш последний общий предок скончался… несколько сот миллионов лет назад, — это сходство поведения указывает на то, что в животном царстве натриевый канал имеет для выживания большую ценность». В этих словах присутствует немалая логика, ибо живые организмы — гуманоиды или головоногие, не важно, — лишены выбора по части материалов, с которыми им приходится работать.

Ионы — прекрасное, пусть и подобранное на скорую руку, орудие, позволяющее использовать электричество для передачи сигналов. И то, что работало за 300 миллионов лет до нашей эры, работает и сейчас.

Глава 12 Электрические настроения

Индианаполис, 1972 — и сегодня

В течение сотен миллионов лет электрически мыслящие живые существа нашей планеты ползали, бегали, спали, застывали на месте или находили себе еще какие-то занятия. И в каждом из них электрические сигналы проносились по нервным мембранным каналам, точно по самым замысловатым в мире «американским горкам», вагончики и трассы которых работают круглосуточно.

Однако каждый такой сигнал в конце концов достигает окончания нервного волокна. И тут возникает проблема, поскольку нервы вовсе не образуют гигантскую трубопроводную сеть, не подключаются один к другому. Нет, между двумя смежными нервами всегда существует хорошо исследованный еще в 1897 году зазор, именуемый синапсом (от греческого слова синаптеин, означающего «соединение», «связь»). Это всего несколько тысячных сантиметра, однако на микроскопическом уровне они выглядят океанским простором.

Каким же образом сигнал пересекает его? Ответ на этот вопрос мог стать следующим крупным шагом в изучении наших нервов и мозга. На первый взгляд электроны просто потонули бы в зазоре между нервами и даже от отдельных ионов проку было бы не больше, чем от болтающегося далеко в море мяча, которым играют в пляжный волейбол. Однако ученые понимали, что нечто все-таки дает им возможность пройти синапс. Более того, они подозревали, что это нечто имеет электрическую природу. Но если оно и не маленький электрон, и не большой ион, тогда что?