Нейроперсоналии: Эдгар Дуглас Эдриан, сказавший нейронам «всё или ничего»

Наш сегодняшний герой сумел в своей долгой жизни сделать много: доказать, что наука может ввести в самые высокие круги общества, закончить дело жизни погибшего друга и наставника, стать Джеймсом Бондом в академических кругах, суметь ввести в науку современную технику и пользоваться ею — в общем, прожить по изученному им самим принципу «всё или ничего». Итак, встречайте: Эдгар Дуглас Эдриан, Первый барон Эдриан, пэр Англии, кавалер Ордена Заслуг, Пятидесятый Президент Лондонского Королевского общества естественных наук, ректор Кембриджского университета. 


a578ce1fb2ece2468e4ed62884623c4f

Родился 30 ноября 1889 года, Лондон, Великобритания. Умер 4 августа 1977 года, Лондон. Великобритания. Нобелевская премия по физиологии или медицине 1932 года (совместно с Чарльзом Шеррингтоном). Формулировка Нобелевского комитета: «за открытия, касающиеся функций нервных клеток».


 

Будущий аристократ

Впрочем, в 1889 году ни о дворянстве, ни о ректорстве, ни о Нобелевской премии никто даже и не помышлял. Тогда в семье Альфреда Дугласа Эдриана и его жены Флоры Лавинии, урождённой Бартон, родился второй ребёнок.  Семья была вполне обеспеченной: официальная биография Эдриана пишет о его отце как о «юристконсульте», но надо понимать, что он был консультантом Муниципального совета, надзорного органа при британском правительстве, созданного в 1871 году.

И школу Эдгар заканчивал не абы какую, а саму Вестминстерскую, о которой известно, что здесь она работала как минимум с 1179 года. И вуз по окончании Вестминстера в 1908 был выбран тоже не абы какой, а Тринити-колледж в Кембридже. Его оканчивали Ньютон, Байрон, Френсис Бэкон, Бор и Резерфорд, Эддингтон…


3d81488681c5e05283eeb27d84852181

Сообщение в газете о гибели Лукаса


 

В Тринити-колледже Эдриан попал к выдающемуся физиологу (и одному из пионеров британской авиации) Киту Лукасу. Лукас был всего на 4 года старше Эдриана, но ко времени их встречи уже успел стать автором многих статей по физиологии нервов и мышц, а также одним из пионеров применения навигационных приборов в авиации. В физиологии же он был известен термином «всё или ничего».

 

Пан, либо пропал

 

Давайте сделаем небольшое отступление в 1871 год, ещё до рождения и Эдриана, и Лукаса. Американский физиолог Генри Боудич (1840-1911), только-только ставший доцентом в Гарварде, открыл такой факт: если пытаться возбудить сердечную мышцу, то до определённого момента (порога) сердце не отвечает на раздражитель, а затем отвечает максимально.


cacd4e01ed40a332de34080cff57b594

Генри Боудич


 

Лукас в статье The All or None Contraction of the Amphibian Skeleton Muscle Fibre  [1] распространил этот принцип на скелетные мышцы, одновременно придумав сам термин.

Вместе с Лукасом Эдриан проработал 8 лет — до трагической гибели наставника Эдриана во время столкновения двух аэропланов, которая произошла 5 октября 1916 года. Лукас испытывал новое оборудование для ВВС…

Одной из главных тем бесед Эдриана и Лукаса стала неразрешимая на то время проблема: как зарегистрировать активность одиночных нервных волокон, то есть — отдельных нейронов. А заодно и понять, распространяется ли принцип «всё или ничего» на нервные клетки.  Сигналы от них регистрировались крайне слабо, достоверно было известно лишь то, что нервы генерируют электрический сигнал. Но импульсы имели очень короткую продолжительность (тысячные доли секунды) и малую силу (микровольты). Техники, которая могла бы регистрировать их, не было.

 

А тут ещё и война прервала работы. Эдриан чуть ранее решил пройти врачебную практику, чтобы лучше понимать то, что он делает, и во время войны трудился в госпитале, где лечил контузии и прочие неврологические поражения, а также изучал их.

 

По окончании военных действий пришлось возвращаться к исследованиям уже в одиночку. И снова появились «внешние помехи»  после войны резко увеличился приток студентов, пришлось много преподавать.  Тем не менее, Эдриан находил время и на то, чтобы находить новое оборудование, и на то, чтобы продолжать искать. Он решил отыскать способ усилить сигнал, используя для этого термоэлектронные лампы  какие придумывали нобелевские лауреаты по физике Маркони и Браун. Лаборатория Эдриана стала больше походить на физическую, нежели на биологическую.  Как писал он сам,  «история электрофизиологии определяется историей развития электроизмерительной аппаратуры». Прошёл век, а ведь ничего не изменилось…


9c82a26640920d313ffc4f97a79bfef1

Капиллярный электрометр  первый из приборов Эдриана


 

 

Ученик Эдриана, будущий нобелевский лауреат Алан Ходжкин  (статья о котором впереди) превозносил своего учителя, иронизируя: «большинство людей, даже если они подбирают  аппаратуру и смотрят вокруг, всё равно не совершают таких открытий, как Эдриан».

 

Жабий глаз и теория чувствительности

В результате кропотливейших работ к 1922 году наш герой обнаружил, что нервы всё-таки подчиняются принципу «всё или ничего». Чуть позже, в 1925 году, Эдриан воспользовался сконструированным другим будущим нобелевским лауреатом, Гербертом Гассером [2], ламповым усилителем и переделал его механизм под собственные нужды.  Дело пошло ещё лучше, и стало понятнее, что закон «всё ли ничего» в применении к нервам несколько иной: амплитуда импульсов действительно сохраняется одинаковая, но с другой стороны  чем сильнее раздражитель, тем выше частота этих самых импульсов. Так обеспечивается градация интенсивности ощущений

«В связи с этим импульсация несёт гораздо большую информацию, чем просто сигнал о том, что возбуждение произошло»

— писал Эдриан.

Сам учёный вспоминает интересный эпизод с экспериментом, когда он измерял импульсы зрительного нерва жабы:

«В комнате была почти полная темнота, и меня озадачили повторяющиеся шумы, которые доносились из  громкоговорителя, подключённого к усилителю. Они свидетельствовали об интенсивных потоках импульсов. Только связав эти шумы с собственным перемещением по комнате, я понял, что нахожусь в поле зрения глаза жабы, и он генерирует в нерве сигнал в ответ на моё движение». 

Изучая разные нервы, Эдриан постепенно создавал общую теорию чувствительности [3]. Именно он показал, что импульс от света и импульсы от звука  одинаковые по своей физической природе, и только мозг определяет, что есть что.

 

«Ранний» Нобель

 

Два десятка лет изучения нервных импульсов [4] привели к закономерному результату: вместе с Чарльзом Шеррингтоном [5] Эдриан в 1932 году получил Нобелевскую премию по физиологии или медицине. «За открытия, касающиеся функций нервных клеток»  так звучал вердикт Нобелевского комитета. В голосовании среди номинантов эта «звёздная пара» «обошла» многих известных медиков и физиологов. Опять не получил свою заслуженную премию «охотник за микробами» Эмиль Ру (которому надо было бы дать её ещё в 1901 году вместе с Эмилем  Берингом), в очередной раз «пролетел» номинировавшийся в общей сложности 77 (!) раз Альбер Кальметт  буква «Ц» в аббревиатуре БЦЖ (бацилла Кальметта-Геретта, вакцина от туберулёза), уже номинировались получившие премии позже нейробиолог Отто Лёви и генетик Томас Морган…


75680e202bb5a5a1536d8e2c61f6c5c2

Чарльз Шеррингтон


 

В своей речи на Нобелевском банкете [6] Эдриан выступил как настоящий патриот своего Тринити-колледжа: подчеркнул гордость за то, что уже восемь выпускников его стали нобелевскими лауреатами, честь быть девятым, даже на утечку мозгов пожаловался (что сейчас только два из восьми остались в колледже и четыре  в Кембридже)… Это внимание к своей alma mater мы очень ярко увидим потом, в поздние годы жизни нашего героя.

Ко времени получения Нобелевской премии Эдриан уже переключился с периферических нервных волокон на попытки регистрации электрических сигналов от головного мозга человека. В итоге работы Эдриана 30-х годов (ну, скажем так, работы и Эдриана тоже) привели к созданию важнейшего метода, и по сей день незаменимого в нейронауках  электроэнцефалографии. Могли бы и на вторую «нобелевку» разориться, кстати: после премии Эдриан прожил еще достаточно долго  целых 45 лет, а ведь получил он премию почти в 50! (тем более, первую электроэнцефалограмму в истории на собаках  получил  еще в 1912 году вообще житель Российской империи, киевлянин Владимир Владимирович Правдич-Неминский).

Заслуга же Эдриана состояла в том, что он был первым, кто подтвердил и усовершенствовал открытие Ганса Бергера (статья о котором тоже ещё впереди), снявшего в 1924 году первую ЭЭГ человека [7]. Бергер очень долго не мог пробиться к признанию научного сообщества, до тех пор, пока Эдриан уже в статусе нобелевского лауреата в 1934 году не повторил и подтвердил все основные результаты Бергера и не «продвинул» его в научное сообщество. Он даже поспособствовал тому, чтобы альфа-ритмы получили название «волн Бергера».


 

4ee214358660096735628adcd435e430

Ганс Бергер


 

 

Настоящий британский учёный

 

До 1950-х Эдриан изучал самые различные участки нервной системы, пытаясь понять её целиком: слуховую кору, мозжечок,  соматосенсорную кору, систему вестибулярного аппарата, органы обоняния…  Много экспериментов ставил на себе: рассказывают, что он как-то ввёл себе на два часа иглу-электрод в плечо и регистрировал активность собственных мышц.

Кстати, надо сказать, что как истинный джентльмен, Эдриан уделял много внимания и физической форме, и вообще – мужским удовольствием. Он был прекрасным альпинистом, обожал гонять на автомобиле (ну прямо Джеймс Бонд), а когда он в весьма почтенном возрасте стал ректором Кембриджа, то самолично «рулил лодкой».

 

«Когда Эдриан стал ректором, сотрудники Тринити-колледжа, занимающиеся греблей, обратились к нему с просьбой оказать им честь доставить его на лодке вверх по реке от Тринити-колледжа до университетского центра. Хотя Эдриану тогда было уже 78 лет, он согласился и, в официальном одеянии, сам сел к  рулю и успешно провёл лодку через множество мостов вверх по течению»,

 вспоминал Алан Ходжкин.

В 1955 году Эдриан доказал, что наука  истинно аристократическое занятие, кем бы ты ни родился. В тот год Её Величество королева Елизавета II, всё ещё правящая Британией по сей день, даровала нашему герою титул барона Кембриджского. Нобелевский лауреат стал пэром Англии. Правда, баронство длилось всего сорок лет: Вторым бароном Эдрианом стал сын нашего героя, но поскольку внуков он Первому барону не оставил, дворянский род пресёкся со смертью кембриджского профессора клеточной физиологии Ричарда Эдриана в 1995 году.


6b1ad3a054d31061db678efce93a4372

Эдриан в поздние годы


 

 

Процитируем одну из биографий нашего героя: «В качестве барона Эдриана Кембриджского, пэра Англии, он часто посещал палату лордов, выступая с речами на самые разные темы  от ящура до ядерного разоружения». Истинный барон  от «я» до «я»!

Прожить 88 лет, из них 55 лет  в хорошем браке (Эдриан был женат на Эстер Пинсент, среди предков которой был великий философ Давид Юм), иметь троих детей, достичь всех мыслимых и немыслимых вершин, стать недосягаемым примером для нескольких поколений учёных  таков был этот необыкновенный учёный. Он даже продлил удивительную традицию для british neuroscientists: оказывается, практически все британские великие исследователи нейронов занимали пост Президента Королевского научного общества по пять лет: сэр  Чарльз Шеррингтон был 44-м президентом (1920-1925), сэр Генри Дейл  48-м (1940-1945), Эдгар Дуглас Эдриан, Первый барон Эдриан  50-м, сэр Алан Ходжкин, ученик Эдриана  54-м (1970-1975), сэр Эндрю Филдинг Хаксли  56-м (1980-1985).

Жизнь достойная восхищения и подражания. Именно такие они, настоящие британские учёные.

Текст: Алексей Паевский

Литература:

 

 

1.   Keith Lucas. ‘The “All or None” Contraction of the Amphibian Skeletal Muscle Fibre’, Journal of Physiology (1909), 38, 133.

2.   http://www.neurotechnologies.ru/articles/gasser

3.   The Basis of Sensation (1928)

4.   The Mechanism of Nervous Action (1932)

5.   http://biomolecula.ru/content/1587

6.   http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1932/adrian-speech.html

7.   Berger, H. 1929. U¨ ber das Elektrenkephalogramm des Menschen (On the human electroencephalogram). Archiv f. Psychiatrie u. Nervenkrankheiten 87:527–70.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *