Эзрас Асратян - Иван Петрович Павлов 1849 —1936 гг.

Но наиболее значительными из послепавловского периода разработки новых методик по изучению условных рефлексов следует считать макро- и микроэлектрофизиологические методики. Правда, при помощи электрофизиологических методик первые интересные наблюдения образования условного рефлекса были сделаны А. Фессаром и Г. Дюрупом еще при жизни Павлова в 1935 г., но в ряде модификаций они появились и стали широко применяться спустя 10—15 лет и к настоящему времени распространены повсеместно.

Павлов всегда придавал исключительное значение новым принципам и приемам исследования. «Часто говорится, и недаром,— писал он,— что наука движется толчками, в зависимости от успехов, делаемых методикой. С каждым шагом методики вперед мы как бы поднимаемся ступенью выше, с которой открывается нам более широкий горизонт, с невидимыми раньше предметами»[ 1И. П. Павлов, Полн. собр. трудов, т. II, стр. 23,]. Именно он пророчески предвидел время, когда новые методические достижения позволят распространить власть физиологического эксперимента на живую клетку, в том числе и на живую нервную клетку, когда станет возможным исследовать их функции даже на молекулярном уровне.

Это время наступило. Благодаря мощным современным электронным микроскопам в нервных клетках обнаружены такие детали их микроструктуры, о которых раньше ничего не было известно, выдающиеся методические и научные достижения в области биохимии и физико-химии помогли выявить и изучить многие стороны функциональной биохимии нервной клетки, динамики протекающих в ней интимных ферментных и физико-химических процессов. Нервная клетка благодаря разработке и успешному применению так называемой микроэлектрофизиологической методики вот уже два десятилетия является непосредственным объектом физиологических экспериментов. Это относится не только к нервным клеткам спинного или продолговатого мозга, мозжечка или средних и промежуточных отделов головпого мозга, но и к нервным клеткам коры и подкорковых образований больших полушарий головного мозга.

Применение электрофизиологической методики в физиологии, в частности в изучении функций периферических нервов и центральной нервной системы, и в определенных клинических исследованиях стало наиболее эффективным лишь несколько десятилетий назад, когда у физиков была заимствована новейшая электронная усилительная, измерительная и регистрирующая техника. Стало возможно объективно записывать порождаемые в соответствующих элементарных структурах и органах электрические потенциалы или биотоки. Электрокардиограммы, электромиограммы, электроэнцефалограммы и т. п. — это запись волнообразных колебаний биотоков различной частоты, амплитуды, конфигурации и т. п., возникающих в сердце, в скелетных мышцах, в большом мозге и в других органах (рис. 13). Развитие биотоков или электрических потенциалов, или, как часто принято говорить, электрической активности, является закономерным, как бы постоянным и необходимым компонентом деятельности органов и клеток, достаточно точно отражающим как исходное функциональное состояние, так и в особенности характер и динамику их деятельности, а вовсе не каким-нибудь бесполезным побочным явлением, как многие думали раньше. Поэтому на основании электрограмм физиологи и клиницисты делают те или иные заключения относительно состояния, характера и особенностей деятельности изучаемых ими органов.

Рис. 13. Запись электрической активности а — мозга (I — в состоянии возбуждения, II — в состоянии покоя), б — сердца; в — мышцы

Для физиологов, изучающих функции большого мозга, эта методика — существенная прибавка к основной, т. е. к классической павловской условно-рефлекторной методике еще и потому, что она позволяет в дополнение к учету и объективной регистрации конечного естественного проявления условно-рефлекторных и безусловно-рефлекторных реакций в виде деятельности тех или иных рабочих органов, выявить, учесть и объективно зарегистрировать также промежуточные нервные процессы этих рефлексов, протекающие в самом мозгу, в разных звеньях центрального аппарата, к тому же прямо, непосредственно и с большей точностью. Чтобы сделать возможным их использование для изучения функций тех тонких нервных структур, которые лежат в глубине изучаемого органа, как бы скрытые от глаз экспериментаторов и до сих пор недоступные физиологам, они стали постепенно уменьшать диаметр электродов, в особенности их кончика, который приводится в непосредственный контакт с изучаемым объектом. Электрод небольшого диаметра (скажем, как тонкая швейная игла) можно привести в контакт не только с поверхностью изучаемого органа, например с корой большого мозга или мозжечка, но и безболезненно погрузить в глубь изучаемого органа и привести в контакт с клетками разных его слоев. Более того, такой электрод может проникнуть в глубинные органы мозга, например в-подкорковые нервные образования или в структуры нижележащих отделов центральной нервной системы. В первом случае электроды принято называть контактными, а во втором — погружными. Металлические погружные электроды, изготовляемые обычно из тонких проволок нержавеющей стали или вольфрама, покрываются (за исключением кончика) электроизоляционным лаком или помещаются в тонкие стеклянные капилляры. В этих целях применяются и так называемые стеклянные электроды — тончайшие стеклянные капилляры, заполненные раствором электролитов (обычно раствором хлористого калия определенной концентрации), в которых изолятором служит стенка самого капилляра. Подобная изоляция делает возможным отведение и запись электрических потенциалов только тех нервных клеток, с которыми соприкасается кончик электрода. Погружными капиллярными стеклянными трубочками иногда пользуются для микроинъекций растворов разных нейротропных веществ внутрь клеток или в окружающую их среду.

Рис. 14. Нервная клетка и запись ее электрической активности

Нервная клетка с многочисленными синаптическими бугорками на ее теле и отростках; б —- микроэлектрод с фиксирующими устройством; в — запись электрической активности отдельных нервных клеток коры (на верхней линии) и суммарной их активности (нижняя линия)

Варьируя размеры кончика контактных или погружных электродов, можно рассчитывать на отведение и регистрацию электрической активности разного объема нервных структур изучаемого центрального нервного органа. Нередко толщина кончика электрода не превышает десятых долей миллиметра и позволяет отвести электрические потенциалы ограниченных пунктов центрального органа или небольшой группы его нервных клеток. Этот арсенал электрофизиологических методик за последние десятилетия обогатился новой микрофизиологической методикой — использованием микро- и ультрамикроэлектродов, имеющих диаметр порядка тысячной доли миллиметра и менее, позволяющих в «чистом виде» исследовать (функцию отдельных нервных клеток, даже их частей. Порождаемые этими клетками электрические потенциалы усиливаются в десятки, а то и в сотни тысяч раз и .автоматически записываются посредством соответствующих совершенных физических приборов. Полученные данные затем подвергаются объективному тщательному анализу и оценке (рис. 14).