Страница 41 из 60
При первом ударе натрия по самому кончику нерва с ближайшим миллиметром нервной мембраны происходит нечто странное: она начинает коробиться, пузыриться, искривляться, а затем в ней открываются отверстия, через которые внутрь вливаются ионы натрия. Их появление внутри нервной клетки приводит в такое же состояние следующий участок мембраны — и в нем тоже открываются отверстия. Натрий, скопившийся на мембране, проникает и в этот участок — и такая последовательность событий повторяется по всей длине нерва.
После того как сигнал проходит по всему нерву, нерв этот обращается в подобие грязной, раскисшей губки, покрытой дырами и пропитанной натрием. Прежде чем он снова сможет заработать, ему необходимо восстановиться — извергнуть из себя излишки натрия и закрыть отверстия. Этот процесс — вывод ионов натрия на внешнюю поверхность мембраны и закупорка отверстий, через которые они могут просочиться внутрь, — требует таких энергетических затрат, что 8о процентов поступающей в наш мозг энергии, весь сахар и кислород, все питательные остатки бифштексов, мюслей, засахаренных овсяных хлопьев и шоколадок, уходят именно на то, чтобы закупорить отверстия, через которые в нервные клетки просачивается натрий.
Иногда восстановление нервных клеток замедляется. На холоде ваши пальцы становятся словно деревянными. Это происходит потому, что жировая оболочка их нервных клеток застывает, совершенно так же, как оставшийся на тарелке жир съеденной вами бараньей котлеты. В результате натриевые насосы нервных клеток начинают работать хуже, чем они работают в тепле. Именно поэтому нам необходимо согреться перед тем, как заняться каким-либо делом, требующим изощренного управления нашими двигательными нервами. Великий пианист Глен Гульд, бывало, не находил себе перед концертом места, пока ему не удавалось отыскать раковину умывальника или просто ведро с горячей водой, в которую он мог окунуть руки. Критики посмеивались над ним — пока он не усаживался за инструмент. После того как застывшая жировая оболочка его нервных клеток размягчалась и открывался путь для насыщенных электрической энергией ионов натрия, шедевры Баха обращались в шедевры Гульда. (Аналогичным образом — только наоборот — работают и кубики льда, которые прикладывают к мочкам ушей перед тем, как их проколоть.)
Однако случаются проблемы и более серьезные, чем порывы холодного ветра. Жидкость, именуемая тетродотоксином, представляет собой один из сильнейших в мире ядов, воздействующих на нервные клетки. Омывая их, она намертво отключает натриевые насосы. Если воздействие ее ограничивается лишь немногими нервными клетками, скажем, теми, работа которых требуется нам, чтобы отыскать запропастившийся невесть куда пульт телевизора, это еще полбеды. Но когда тетродо-токсин разливается по всему нашему телу, он воздействует и на нервные клетки, которые посылают сигналы в наше сердце и легкие. Мы можем так или иначе осознавать это, можем вслушиваться в работу своего тела и искреннейшим образом желать, чтобы наши нервные клетки продолжали исправно работать, однако, когда натриевые насосы перекрываются и ионы, подпитывающие клетки, в них не попадают, электрические сигналы в клетках замирают. И все заканчивается смертью от удушья. В природе тетродотоксин вырабатывается страшной японской рыбой — фугу, однако его также синтезируют по всему миру и производители химического оружия.
Примерно так же работает алкоголь. Под его воздействием жировая оболочка мембран нервных клеток уплотняется, но не настолько, чтобы вызвать мгновенную смерть. Результат походит, скорее, на онемение замерзших пальцев, только на этот раз начинают плохо работать мембраны клеток, находящихся в глубине нашего мозга и ведающих нашими мыслями и воспоминаниями. Для тех, кто, по словам Сэмюэла Джонсона, стремится сбежать от самих себя, ослабление стенок, в которых работают питающие клетки электричеством натриевые насосы, оказывается большим утешением.
Технология всегда развивается быстрее, чем наука, и люди с удовольствием использовали алкоголь и — если им хватало ума — избегали рыб фугу за тысячи лет до того, как стали известными подробности работы натриевых насосов. То же относится и к ранним попыткам использования обезболивающих средств. Нужда в них была огромной, однако алкоголь плохо снимал боль при хирургических операциях, и даже в середине девятнадцатого века большим больницам приходилось прибегать к услугам крепких «держиморд», бывших портовых грузчиков или боксеров, работа которых состояла в том, чтобы ловить удиравших из операционной пациентов и приволакивать их обратно. (Флобер, сын хирурга, работавшего в не ведавшую анестезии эпоху, дал в «Мадам Бовари» страшноватенькое описание того, как протекала в ту пору ампутация ноги.)
В анестезиологии перемены обозначились в начале и середине 1800-х, когда выяснилось, что разного рода газообразные вещества — эфир, к примеру. — способны отключать сознание пациента, далеко не всегда при этом убивая его. Зигмунд Фрейд, бывший в 1880-х студентом-медиком, любил экспериментировать с модифицированным экстрактом растительного сока, именуемым кокаином. Кокаин превосходно помогал при глазных операциях, а также доставлял немалое удовольствие хирургам, которые проверяли на себе — и порой довольно часто — правильность выбранной ими дозы.
Однако механизм анестезии стал понятным только после работы, проделанной Ходжкиным и Хаксли. Молекулы обезболивающего вещества проникают, подобно молекулам алкоголя, в жировые мембраны наших нервных клеток и отключают натриевые насосы аксонов. После этого можно выдергивать щипцами коренные зубы или сшивать иглой живые ткани — нервные импульсы, благодаря которым мозг осознает эти надругательства над телом, продвигаются от силы на сантиметр и, поскольку натриевые насосы отключены, выдыхаются. По мере того как становились ясными все более тонкие детали их работы — и различные виды воздействия местной и общей анестезии, — все в большей степени совершенствовалась и медицина. Становились возможными такие серьезные операции, как коронарное шунтирование; появились средства, позволявшие производить лапароскопические операции. В распоряжении инженеров викторианской эпохи имелись лишь большие электрические двигатели, которые использовались ими для подъема лифтов, приведения в действие станков и насосов холодильников. Сегодняшние биоинженеры используют микроскопические электрические насосы, перекачивающие ионы натрия, для управления куда более тонкими процессами, протекающими внутри человеческого тела.
Ходжкин одурманивать своих кальмаров никогда не пытался, однако его коллеги накачивали их тетродотоксином (выглядит это некрасиво, но с учетом необходимости извлечения из тела кальмара нервных волокон возражения против такого рода манипуляций становятся спорными). Им удалось, нанося тетродотоксин непосредственно на нервные клетки и наблюдая за тем, как они отключаются, точно уловить момент, в который натриевые насосы начинают работать снова. И то, что они обнаружили, было способно повергнуть в смирение каждого, кто гордится расстоянием, на которое мы удалились от наделенных щупальцами пучеглазых морских тварей. Механизм работы этих насосов оказался у них точь-в-точь таким же, как у человека.
«Если принять во внимание, — писал Ходжкин, — что кальмар приходится нам дальним родственником — наш последний общий предок скончался… несколько сот миллионов лет назад, — это сходство поведения указывает на то, что в животном царстве натриевый канал имеет для выживания большую ценность». В этих словах присутствует немалая логика, ибо живые организмы — гуманоиды или головоногие, не важно, — лишены выбора по части материалов, с которыми им приходится работать.
Ионы — прекрасное, пусть и подобранное на скорую руку, орудие, позволяющее использовать электричество для передачи сигналов. И то, что работало за 300 миллионов лет до нашей эры, работает и сейчас.
Глава 12
Электрические настроения