Синапсы

«Черной реакции» Гольджи было отдано должное в 1890 году, когда ее применили для изучения расположения нервных клеток мозга птиц. Сделанное тогда открытие легло в основу нейронной доктрины, какой мы знаем ее сегодня. Нервные клетки не соприкасаются друг с другом, а сообщаются через тончайший просвет, называемый синапсом.

На протяжении десяти лет Сантьяго Рамон-и-Кахаль, испанский ученый, смотрел на вещи сквозь микроскоп. Его глаза были привычны к разглядыванию образцов срезов мозга, приготовленных с использованием самых современных на тот момент методик нейробиологии. Приготовленные с помощью микротома Гуддена прозрачные срезы им окрашивались по методу Гольджи. Результаты окраски клеток, или «металлической импрегнации», просто восхищали Рамон-и-Кахаля: «Все абсолютно ясно, и никакая путаница невозможна. Нужно только наблюдать и отмечать эти клетки».

Сантьяго Рамони-Кахаль полностью скомпрометировал концепцию нервной сети и заложил основу современных представлений о нейронах

Как бы пристально он ни разглядывал срезы, Рамон-и-Кахаль не смог обнаружить никаких следов гипотетического связующего элемента, или анастомоза, между нервными клетками. Но ему удалось рассмотреть тончайшие «шины» на древовидных отростках дендритов. Самому Гольджи также довелось разглядеть эти элементы, однако он не придал им значения, считая их артефактами, возникшими в процессе окрашивания образцов.

Улица с односторонним движением

Гольджи и Рамон-и-Кахаль так никогда и не пришли к согласию относительно того, что они увидели через микроскоп. Рамон-и-Кахаль сконцентрировал свое внимание на мозжечке птиц, где размеры клеток особенно велики. После изнурительных наблюдений испанец был уверен в том, что нервные сигналы (какими бы они ни оказались) всегда пересекают клетку в одном направлении. Он показал, что аксоны сенсорных нервов всегда направлены к мозгу, тогда как аксоны моторных, или двигательных, нервов идут в обратном направлении.

Чувствительные нервы несут информацию в мозг, в то время как двигательные нервы несут ее обратно к телу, и отсюда Рамон-и-Кахаль делал вывод, что нервные сигналы покидают клетку через аксон, а входят в нее через один из дендритов. Такая однонаправленная система ставила под сомнение предположение о возможности разнонаправленных потоков нервных сигналов, перемещающихся в разных направлениях по всей обширной нервной сети.

Все это означало, как утверждал Рамон-и-Кахаль, что нервная клетка, вскоре получившая название «нейрон», представляла собой «автономный кантон». Понятие «кантон» применяется к регионам с системой самоуправления, в этом смысле политическая терминология сыграла определенную роль в дискуссиях о нейронах.

Итальянцу Гольджи была близка идея, что нации должны объединяться в более крупные формации, отсюда следовало его утверждение, что тому же принципу следуют и нейроны. С другой стороны, как считал Рамон-и-Кахаль, разные культуры существуют автономно, сохраняя при этом способность к взаимодействию.

Если видимый контакт между нейронами отсутствует, то должна существовать химическая связь, осуществляющая передачу информации через синапсы. И только в 1920-х годах сформировалось понимание, как этот механизм работает

Ищите просвет

Несмотря на разногласия, оба ученых — Рамон-и-Кахаль и Гольджи — были одновременно удостоены Нобелевской премии за свои открытия. Они разделили эту премию с третьим лауреатом, англичанином Чарлзом Шеррингтоном. Шеррингтон допускал, что, если нервные клетки не соприкасаются, они могут контактировать путем химических реакций через тончайший просвет между клетками. После совместного обсуждения предполагаемого названия этого просвета остановились на названии «синапс», что означало «соединение, связь».

Принято считать, что сэр Чарльз Шеррингтон первым описал синапсы. Это открытие стало результатом его исследований нервов и рефлексов в Ливерпульской школе тропической медицины

Впоследствии, в 1897 году, Шеррингтон вспоминал об этом: «Если проводящий элемент нейрона был бы жидким и если в месте контакта одного нейрона с другим нейроном фактическое соединение проводящей части одной клетки с проводящей частью другой отсутствует… должна существовать поверхность раздела. Даже если видимая через микроскоп мембрана никак не проявляет себя, сам факт отсутствия действительного соединения одной клетки с другой предполагает существование поверхности раздела…»

И в этом он был совершенно прав (хотя представления об этих поверхностях не существовало до тех пор, пока в 1930-х годах не появились достаточно мощные микроскопы). Между тем сам химический процесс, с помощью которого функционировал синапс, оставался загадкой, и на ее разгадку ушло еще 25 лет.

«В виду потенциальной физиологической важности связи между двумя нейронами удобно было иметь соответствующий термин. Введем посему термин "синапс"». ЧАРЛЬЗ ШЕРРИНГТОН