Мозг: биография. Извилистый путь к пониманию того, как работает наш разум, где хранится память и формируются мысли

Этот удивительный период фармакологической удачи и творчества совпал с окончанием «войны супов и искр» в 1952 году, который также был годом, когда Ходжкин и Хаксли показали, как в нейроне распространялся потенциал действия. Ученые сошлись на общем химическом представлении о функционировании нервной системы, но оставались два важных вопроса: как именно вещество-трансмиттер выполняет свою работу и что происходит в мозге. Яростные споры из-за «супов и искр» касались уровня периферических нейронов, в основном в вегетативной нервной системе. Никто не мог быть уверен, что те же принципы справедливы и для центральной нервной системы. То, что сейчас кажется нам очевидным, – мозг работает по тем же принципам, что и периферическая нервная система, используя нейромедиаторы, – было совсем непонятно в 1950-х и 1960-х годах.

Даже слово «нейромедиатор», использовавшееся для группировки широкого спектра соединений под общим функциональным названием, придумали только в 1961 году [20].

По словам Арвида Карлссона[297], получившего Нобелевскую премию в 2000 году за работу по исследованию дофамина, в начале 1960-х годов предположение о том, что в мозге могут функционировать нейромедиаторы, встретили со значительной долей скептицизма [21].

Даже несколько лет спустя, когда идея перестала казаться столь диковинной, решающего доказательства все еще не было обнаружено. В 1964 году Арнольд Берген, профессор фармакологии в Кембридже, пожаловался в Nature на отсутствие понимания того, что происходит в синапсе:

«Еще большим разочарованием для всех, кто интересуется синаптической физиологией, была неспособность выяснить природу любого химического трансмиттера в нервной системе млекопитающих, кроме ацетилхолина… Несмотря на значительные усилия, мы находимся в совершенном неведении относительно химического трансмиттера в первичных сенсорных афферентных волокнах[298] и как пресинаптических, так и постсинаптических тормозных системах спинного мозга, не говоря уже о других областях» [22].

Разочарование Бергена вскоре развеялось, когда в течение следующего десятилетия был установлен точный режим работы нейротрансмиттеров в мозге. Был обнаружен ошеломляющий набор веществ, сгруппированных в три основных типа: аминокислоты (такие как ГАМК[299]), нейропептиды (например, окситоцин или вазопрессин) и моноамины (норадреналин, дофамин и серотонин) – наряду с первым обнаруженным нейромедиатором, ацетилхолином. Еще более удивительным открытием стало то, что оксид азота, газ, вырабатывается некоторыми нейронами, распространяется через ткани и изменяет нейрональную активность [23]. По словам продвинутого эксперта по нейромедиаторам, американского нейробиолога Соломона Снайдера, в мозге может быть до 200 различных пептидов, действующих как нейромедиаторы [24].

Слово «нейромедиатор» придумали только в 1961 году.

Одним из ключевых факторов, убедивших ученых в существовании новых нейромедиаторов, было использование флуоресценции или радиоактивности для создания изображений, которые выявили присутствие этих веществ. Жан-Клод Дюпон даже утверждал, что «именно гистохимия[300], а не фармакология или электрофизиология, в итоге привела к принятию концепции синаптической передачи с помощью аминов[301] мозга» [25]. После того как в 1950-х годах были получены первые электронные микроскопические изображения синапса, Бернард Кац показал, что крошечные пузырьки (везикулы) в пресинаптическом нейроне высвобождают нейромедиатор в синапс, следуя за притоком кальция, который лежит в основе потенциала действия. Некоторые нейромедиаторы, такие как ГАМК, оказались ингибирующими[302], тем самым решился вопрос о природе торможения, который ставил ученых в тупик в течение столетия. Также стало очевидно, что некоторые нейроны вообще не используют нейромедиаторы, а вместо этого функционируют за счет электрических синапсов или щелевидных соединений. В 1970 году трое из главных участников революции в понимании химии мозга – Ульф фон Эйлер, Джулиус Аксельрод и Бернард Кац – получили Нобелевскую премию за свою работу.