Борис Режабек - Избранные труды. Том 1

В литературе сложился взгляд на нейрон, как на аналоговоимпульсный преобразователь информации. Во многих работах авторы считают, что частота импульсной серии полностью определяется значением генераторного потенциала /ГП/. Эта же точка зрения принята в ряде математических моделей /Попов, 1965, 1967/.Однако реальный процесс преобразования информации следует разбить на два этапа: I) возникновение ГП в ответ на внешнее воздействие и 2) возникновение серии импульсов в аксонном холмике, зависящее от соотношения между ГП и критическим уровнем деполяризации / КУД/ Последний, в свою очередь) не есть величина постоянная, а может зависеть как от величины ГП, так и от скорости его изменения.

В качестве объекта экспериментальных исследований был выбран сенсорный нейрон рецептора растяжения речного рака /СНРР/. Были изучены статические характеристики, отражающие зависимость частоты импульсной активности от степени растяжения. Характеристики линейны в начальной части, затем в диапазоне 30—40 имп/сек наступает насыщение, после чего следует срыв.

Известно, что частота срыва не является предельной для нервного волокна рецептора, т.к. деполяризуя клетку можно достичь частоты 120 и более имп/сек. Поэтому можно считать, что при медленном растяжении частота разряда отражает изменения уровня ГП, который, в свою очередь, связан с избирательным повышением проницаемости сенсорной мембраны к ионам натрия в силу изменения состояния структурированной воды в порах участков мембраны, подвергаемой растяжению. /Режабек, 1966/. Однако при переходе к изучению динамических характеристик ситуация существенно меняется. При исследовании по методу Фурье вместо ожидаемых плавных изменений частоты с некоторым сдвигом по фазе, типичных для линейных систем, обнаружены периодические «вспышки» импульсов. Этот факт может быть сопоставлен с «биокибернетическим законом однонаправленной чувствительности» Клайнса и указывает на существенную нелинейность объекта по отношению к производной сигнала.

Изучение зависимости формы характеристик от скорости растяжения показывает закономерный сдвиг кривых при нарастании скорости воздействия. При быстром сжатии импульсы исчезают уже в том диапазоне, в котором при медленном сжатии нейрон работает с частотой 20—25 имп/сек. Изменение частоты после резкого растяжения, представленное в логарифмическом масштабе времени, четко выражено двумя отрезками с различной степенью наклона. Это говорит о двух процессах, ведущих к снижению частоты. Один из них, вероятно, связан с вязко-эластическими процессами в мышце, а второй следует связать с изменениями КУД генеративной мембраны /аккомодацией/. Представления об изменении пороговых свойств зависимости от скорости изменения внешнего воздействия нам представляется интересным связать с общебиологической концепцией «устойчивого неравновесия» живых систем, выдвинутой в работах Э. Бауэра /Бауэр, 1935/.

Нами собрана установка, позволяющая проводить микрооблучение клетки, допускающая формирование светового зонда до 3 микрон в диаметре (Режабек,1966). Опыты проводились на изолированном рецепторе растяжения речного рака.

Интактный рецептор способен длительно (до нескольких часов) поддерживать постоянный уровень ритмической активности с частотой 2—0 имп/сек.

Облучение участком спектра 2600—2800Ǻ (комбинация хлорбромного фильтра с фильтром УФС-I) приводит к замедлению ритмики и характерным перебоям в импульсной активности. Эффект обратим: на одной клетке опыт можно повторить 6—10 раз (при длительности облучения 1 мин. и перерывах между облучениями до 10 минут).

Иное действие оказывают лучи, выделенные светофильтрами с полосой пропускания вблизи 3660Ǻ и 3130Ǻ. Обе эти области оказывают возбуждающее действие на нейрон. Импульсная активность через 10 сек после облучения увеличивается на 30—40% и удерживается на новом уровне.

До сих пор речь шла о действии УФ —спектра. Существенно необратимое действие оказывает полный спектр. Частота импульсов за 10 сек доходит до 80—100 имп/сек, после чего наступает срыв активности, очевидно, связанный с гибелью клетки.

Клетку можно сенсибилизировать к облучению видимым светом путем прокрашивания ее различными люминофорами, имеющими сродство к определенным молекулярным компонентам цитоплазмы.

Одним из наиболее изученных люминофоров является акридиновый оранжевый (АО), применяющийся в цитохимии для выявления нуклеиновых кислот. На рецепторе, прокрашенном АО (аналогичный аффект наблюдался с уранином) наблюдался интересный эффект резкого торможения (через 1—2 сек после облучения). Эффект полностью обратим, причем восстановление исходного уровня активности также происходит очень быстро (за 2—3 сек). Нужно заметить, однако, что этот эффект связан скорее всего с действием не световых, а тепловых лучей, т.к. освещение с тепловым фильтром не вызывает подобного эффекта.

Творчество замечательного советского биолога Э.С.Бауэра привлекает в начале третьего тысячелетия все большее внимание биофизиков, биологов и философов. Эрвин Симонович Бауэр является одним из тех ученых, которые не боялись заглядывать далеко вперед и, опираясь на логику и мощную интуицию, создавать пути для решения фундаментальных проблем биологии, намного опережая уровень знаний своего времени.

Сегодня его книга переиздана уже несколько раз, и, что особенно интересно, даже в издательстве «R&C dynamics», специализированном на издании классиков науки в области физики и математики. Отнюдь не случайно великий русский физиолог А.А.Ухтомский сделан на своей книге, подаренной Бауэру, надпись: «Эйнштейну в биологии»!

Бауэр, как и Эйнштейн, дает нам пример того, что такое гениальность в науке, подтверждая точную мысль А.С.Пушкина «Гений – парадоксов друг»

Ведь гений, как известно, смотрит на вещи, которые видели все, но видит то, чего до него не видел никто другой. Действительно, главная идея Бауэра об «устойчивом неравновесии»живой материи ничуть не менее парадоксальна, чем мысль о том, что скорость света не зависит от системы координат.

До Бауэра все физиологи были уверены в том, что хрестоматийные опыты Рубнера с измерением теплоты, выделяемой в животным в калориметре при «сжигании» пищи, являются подтверждением того, что и для живых существ закон сохранения энергии выполняется так же, как и для неживых физических систем. Бауэр же увидел в этом эксперименте, принципиально важном для борьбы с витализмом, но тривиальном с точки зрения термодинамики, нечто совершенно иное – парадокс свободной энергии живого вещества.