Models of the Mind

К несчастью для Гальвани, Вольта был моложе, охотнее вступал в публичные дискуссии и шел по карьерной лестнице. Он был грозным научным противником. Сила личности Вольты привела к тому, что идеи Гальвани, хотя и правильные во многих отношениях, были затмлены на десятилетия.

Учебник Мюллера появился почти через 10 лет после смерти Вольты, но его возражения против электричества животных были схожи. Он просто не верил, что электричество является субстанцией нервной передачи, и весомые доказательства того времени не могли его переубедить. Помимо его виталистских наклонностей, это упрямство, возможно, объяснялось тем, что Мюллер предпочитал наблюдать, а не вмешиваться. Сколько бы примеров реагирования животных на внешнее электричество ни накопилось за годы работы, они никогда не сравнятся с непосредственным наблюдением за животным, вырабатывающим собственное электричество. Наблюдение - это простота, неутомимость, трудолюбие, честность, отсутствие предвзятого мнения", - сказал Мюллер в своей инаугурационной лекции в Боннском университете. Эксперимент - искусственный, нетерпеливый, занятой, отвлеченный, страстный, ненадежный". В то время, однако, наблюдение было невозможно. Ни один прибор не был достаточно мощным, чтобы уловить слабые электрические сигналы, передаваемые нервами в их естественном состоянии.

Все изменилось в 1847 году, когда Эмиль дю Буа-Реймон - один из учеников Мюллера - создал очень чувствительный гальвонометр, прибор, измеряющий ток посредством его взаимодействия с магнитным полем. Его эксперименты были попыткой повторить в нервах то, что итальянский физик Карло Маттеуччи недавно наблюдал в мышцах. Используя гальванометр, Маттеуччи обнаружил небольшое изменение тока в мышцах после того, как заставил их сокращаться. Однако для поиска этого сигнала в нерве требовалось более сильное магнитное поле, чтобы уловить слабый ток.дополнение к разработке надлежащей изоляции, чтобы предотвратить любые помехи от внешнего электричества,дю Буа-Реймону пришлось вручную намотать более мили проволоки (более чем в восемь раз больше, чем Маттеуччи), чтобы получить достаточно сильное магнитное поле для своих целей. Его ручной труд окупился. Измеряя реакцию гальванометра, дю Буа-Реймон стимулировал нерв различными способами - электрическим или с помощью химических веществ, например стрихнина, - и следил за тем, как нерв реагирует на показания гальванометра. Каждый раз он видел, как игла гальванометра поднималась вверх. Было замечено, что электричество работает в нервной системе.

Дю Буа-Реймон был шоуменом не меньше, чем ученым, и сетовал на сухой стиль выступлений своих коллег-ученых. Чтобы распространить плоды своего труда, он создал несколько готовых для публики демонстраций биоэлектричества, включая установку, в которой он мог заставить двигаться иглу, сжав руку в банке с соленой водой. Все это способствовало тому, что его открытия были замечены, и дю Буа-Реймон стал любим умами своего времени. Как он сказал: "Популяризаторы науки остаются в общественном сознании как памятники человеческого прогресса еще долго после того, как волны забвения нахлынули на создателей самых надежных исследований".

К счастью, его исследования также были основательными. В частности, последующая работа, которую дю Буа-Реймон провел вместе со своим студентом Джулиусом Бернштейном, решила судьбу теории нервного электричества. В первоначальном эксперименте Дю Буа-Реймону удалось продемонстрировать изменение тока в активированном нерве. Но Бернштейн, благодаря продуманному и тщательному экспериментальному дизайну, смог как усилить силу сигнала, так и записать его в более тонком временном масштабе, создав первое настоящее наблюдение неуловимого нервного сигнала.

В экспериментах Бернштейна сначала выделялся нерв и помещался в прибор. Затем нерв электрически стимулировался с одной стороны, а Бернштейн искал наличие электрической активности на некотором расстоянии от него. Ведя запись с точностью до одной трети одной тысячной секунды, он видел, как характерно изменяется ток в нерве с течением времени после каждой стимуляции. В зависимости от того, как далеко находилось место записи от места стимуляции, могла возникнуть короткая пауза, пока электрический импульс проходил по нерву и достигал гальванометра. Однако как только ток достигал места записи, он всегда видел, как он быстро уменьшался, а затем более медленно восстанавливался до своего нормального значения.

Результат Бернштейна, опубликованный в первом номере European Journal of Physiology в 1868 году, стал первой известной записью того, что сейчас называют "потенциалом действия". Потенциал действия определяется как характерный паттерн изменений электрических свойств клетки. Нейроны обладают потенциалами действия. Они есть и у некоторых других возбудимых клеток, например, в мышцах или сердце.