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

Работая с Лукасом в безмятежные дни позднеэдвардианской Англии, до того, как ужас механизированной войны толкнул мир в будущее, Эдриан вскоре смог найти доказательства того, что двигательные нервные волокна действуют по закону «все или ничего». Но оставался вопрос, верно ли то же самое для сенсорных нервов, и не было понятно, как реагируют отдельные нейроны внутри волокна [31]. В августе 1914 года разразилась война, и Эдриан с Лукасом переключили внимание на другие вещи. Лукас работал на Королевском авиационном заводе, пока Эдриан получал медицинское образование.

Война привела к развитию радиотехники, в частности усовершенствованию термоэлектронных ламп для усиления слабых радиосигналов.

В 1916 году Лукас погиб в ужасном воздушном столкновении над Уилтширом [32]. Это лишило Эдриана наставника и коллеги, а также оставило сильнейший отпечаток на десятилетия вперед – во всех основных трудах Эдриан упоминал Лукаса и его работу с ощутимым чувством потери. После окончания войны Эдриан вернулся в Кембридж и продолжил с того места, на котором остановился, исследуя то, насколько закон «все или ничего» применим к сенсорным нервным волокнам.

Война привела к развитию радиотехники, в частности усовершенствованию термоэлектронных ламп для усиления слабых радиосигналов. В принципе, данные устройства можно было бы использовать и для усиления слабой электрической активности в нервном волокне. Во время войны Лукас обсуждал такую возможность с Эдрианом при их последней встрече. Та же мысль пришла в голову и другим ученым, включая гарвардского исследователя Александра Форбса. После войны Форбс вместе со своей ученицей Катариной Тэчер сумел благодаря термоэлектронным лампам усилить сигналы в нервном волокне лягушки более чем в пятьдесят раз [33]. Ученый был другом Эдриана – он посетил Кембридж весной 1912 года, провел три недели в лаборатории Лукаса и был пленен его «очарованием» [34]. Визит затянулся, и в результате Форбсу и его жене пришлось отложить запланированное возвращение в США – они должны были отплыть на «Титанике».

В 1921 году Форбс вернулся в Кембридж, привезя несколько важных ламп для лаборатории Эдриана [35]. Последнему потребовалось некоторое время, чтобы полностью освоить новую технологию. В начале 1920-х годов в жизни исследователя произошло огромное количество событий: он женился, стал членом Королевского общества и проводил много времени, обучая студентов Кембриджа. Прорыв произошел в 1925 году, когда в лабораторию Эдриана пришел работать шведский исследователь Ингве Зоттерман. Поначалу дела шли не очень хорошо: Зоттерман обнаружил, что у Эдриана «очень беспокойный характер» (отчасти это было вызвано «массой лекций», из-за которых ученый пребывал в плохом настроении от усталости). Как писал Зоттерман своему другу в декабре 1925 года: «Работать с ним на этой неделе было нелегко, так как Эдриан может выйти из себя из-за капающего крана» [36].

Реакции нейронов, обнаруживающих растяжение, на увеличение веса. Форма каждого спайка остается неизменной. Меняется лишь их частота

Несмотря на некоторые трения, появление нового сотрудника привело к важному открытию [37]. Используя ламповый усилитель, Зоттерман и Эдриан смогли записать активность сенсорных нервных волокон, прикрепленных к рецепторам растяжения в лапке лягушки. Они, по-видимому, смогли разделить волокно на мельчайшие элементы, пока не добрались до единичного нейрона, и записать, как он отреагировал. Теперь можно было изучать деятельность основной единицы нервной системы. Благодаря проделанной работе Эдриан и Зоттерман совершили три важных открытия, сформировавших наше представление о принципах функционирования нервной системы.

Во-первых, ученые подтвердили, что сенсорные нейроны реагируют в соответствии с законом «все или ничего». Если превышает необходимое значение, нейрон отвечает, в ином же случае он не дает никакой реакции. Во-вторых, они выяснили: если нейрон стимулируется многократно, например непрерывным стимулом, клетка вскоре перестанет реагировать. Это было совсем не похоже ни на одну из построенных механических моделей. Наконец, когда нейрон активен, амплитуда и форма реакции[176] постоянны, но частота изменяется с интенсивностью стимула. Нейроны сообщают нервной системе, насколько силен стимул, изменяя частоту пульсации, но все реакции данной клетки идентичны. Эти эффекты можно увидеть на рисунке из их работы, показывающем увеличение скорости пульсации нейрона одинаковой формы по мере увеличения веса, воздействующего на волокно.