Завещание Самойлова

Д. Сахаров, доктор биологических наук

Вчитываясь в страницы собственной истории, современная наука о мозге видит прошлое совсем не таким, каким оно казалось, пока было настоящим. Померкли иные из прежних звезд. Как величественно сияли, и что же? — смотришь нынче на портрет былой знаменитости и с сожалением сознаешь, что звезда-то, оказывается, вовсе не первой величины, и вещала не дело, и в науке ничего от нее не осталось.

Зато разгораются звезды иные. Новые? Конечно же, нет — откуда взяться новым звездам в небе прошедших времен? Новым стало наше зрение, крепкое, как говорится, задним умом. Просто мы знаем, к чему пришла сегодня нейробиология, и, следовательно, можем воздать гению, не оцененному в должной мере его современниками. Можем, наконец, услышать то, что современники умудрились пропустить мимо ушей. Почему пропустили, как смогли не услышать, ведь он же все разжевал до последней детали! Не услышали, не захотели, не соизволили вникнуть в аргументацию — носились со своими идеями, о которых теперь никто и не помнит... Сколько лет и сил потрачено впустую!

Но не будем бранить былую глухоту, это слишком легко делать с высоты сегодняшнего знания. Сами-то мы каковы? Готовы ли вслушиваться в доводы человека, утверждающего противоположное тому, к чему привыкли наши уши? Готовы?..

То-то и оно.

Парадоксы славы

Речь здесь пойдет о научном подвиге А. Ф. Самойлова — физиолога, благодаря которому наука о мозге в конечном счете, хотя бы и после смерти ученого, встала на принципиально новую основу. Время действия — двадцатые годы, дальше них жизнь Самойлова не простиралась: прожив последнюю треть прошлого и первую треть нашего столетия, Александр Филиппович Самойлов скончался 22 июля 1930 года и похоронен в Москве на Введенском кладбище.

Прочитав эти вводные строки, образованный читатель вправе осерчать: к чему, мол, автор ломится в открытую дверь, разве имя Самойлова обойдено славой? Отвечаю: нет, не обойдено. Труды Самойлова переиздавались, заслуги общепризнаны. Это правда. Но правда, как ни странно, обманчивая. Парадокс Самойлова заключается в том, что его действительные заслуги намного больше тех, которые принесли ему славу.

Да, в русской и мировой физиологической науке Самойлов был фигурой видной. Достаточно сказать, что с 1924 года до последнего дня жизни ему приходилось (что было крайне неудобно) руководить физиологией сразу в двух ведущих университетах страны, Московском и Казанском,— просто не могли найти равного по уровню профессора, который заменил бы Самойлова на одной из кафедр. Другой факт — если бы Александр Филиппович дожил до V Всесоюзного съезда физиологов, он был бы его председателем: Самойлова уже выбрали председателем будущего съезда на предыдущем, выразив тем самым признание особых заслуг ученого. (Кстати, именно здесь, на IV съезде, парадокс Самойлова проявился особенно выпукло, ибо участники съезда единодушно остались глухими к гениальному докладу, зачитанному Самойловым на пленарном заседании.) Третий факт: Самойлов был одним из первых советских ученых, удостоенных премии имени В. И. Ленина. Пожалуй, немало.

Но все эти знаки внимания не имели ни малейшего отношения к тому, что было сделано Самойловым для понимания мозга. Совсем другие заслуги Самойлова были понятны современникам — заслуги, связанные прежде всего с- электрофизиологическим исследованием сердца. Спору нет, в этой области физиологии Самойлов был истинно велик. Но здесь он все же был одним из мастеров — таких, как он. было еще несколько человек, хотя бы голландец Эйнтховен. А то, что Самойлов понял о мозге, понимал только он один. Первым в мировой науке Самойлов пришел к твердому убеждению, что клетки мозга, нейроны, взаимодействуют между собой не посредством электричества (как думали все), а с помощью химических посредников. Самойлов не только выдвинул эту революционную идею, но и получил экспериментальные свидетельства правильности своей и ошибочности общепринятой гипотезы.

Здесь было великое усилие ума, были уникальные эксперименты, обогнавшие время на несколько десятилетий и давшие Самойлову пищу для гениального озарения. И вот со всем этим, что он, Самойлов, понял о мозге, он бился как рыба об лед, взывая к современникам, но они были слепы и глухи. И, следовательно, мы вправе сказать, что, несмотря на всю свою славу, Самойлов, по большому счету, остался непризнанным ученым.

Через несколько лет после смерти Самойлова один из его аспирантов, Алексей Кибяков, привлек все же внимание мировой науки к одному из экспериментальных подходов, предложенных Самойловым; наиболее способными подхватить эстафету оказались англичане; к пятидесятым годам способ коммуникации между нейронами мозга стал очевидным уже почти для всех; и большая, главная слава, причитавшаяся Самойлову, постепенно растворилась, ушла к Дейлу, Экклсу, бог знает к кому.

Пора хотя бы нам, соотечественникам Самойлова, и хотя бы с немалым опозданием осознать, кем в действительности был Самойлов.

Прорехи и заплаты

Но сперва нужно хоть коротко сказать о крайне трудной и во многом до сих пор тупиковой ситуации, исторически сложившейся в науке о мозге. Ибо Самойлов подсказал выход именно из этого тупика.

На страницах этого журнала мне уже доводилось писать о трудностях (1984, № 10), связанных с живучестью древнейшего научного мифа — мифа нервном процессе. Вкратце дело обстоит следующим образом. От рождения физиологии, то есть с первой половины XVII века, мозг (и нервную систему в целом) рассматривали как распределительное устройство. Имелось, следовательно, в виду, что существует нечто, подлежащее распределению. Это нечто, подвижное возбудительное начало, было названо нервным процессом. Считалось, что если выяснить, какова физическая природа нервного процесса и как устроены проводники и клапаны, обеспечивающие движение этого процесса в нужном направлении, то будут поняты механизмы нервной деятельности.

Такой нервная система представлялась автору этого умозрительного представления, Рене Декарту (1596—1650); такой же ее видела наука XIX века, уверовавшая в электрическую природу нервного процесса, или, как его стали называть, нервного импульса.

В XIX веке эту картезианскую (то есть декартову) теоретическую модель едва не сокрушили два увесистых удара. Во-первых, явилась общебиологическая клеточная теория, утверждавшая, что все наши органы и ткани построены из весьма автономных единиц, клеток. Клеточную теорию быстро и плодотворно приняли все медико-биологические дисциплины, только специалисты по нервной системе упорно отказывались (и действительно не могли!) ее принять. Второй удар нанесло открытие И. М. Сеченовым (1829—1905) так называемого центрального торможения: оказалось, что возбудительный процесс, вызванный в одной части мозга, может стать причиной угнетения деятельности другой его части. Что же тогда бегает по нервным проводникам, что распределяется?

Были и другие серьезные поводы задуматься: а стоит ли вообще держаться за привычную теоретическую модель мозга, если она так очевидно несовместима с биологической реальностью? Предпочли иное - поднатужились и сделали явно несовместимое как бы совместимым. На теорию были поставлены более или менее пристойные заплаты.

На словах было признано, что сквозной распределительной сети нет — мозг построен из отдельных клеток, нейронов. Но при этом утверждалось, что у каждого нейрона имеется входной и выходной конец, своим входным концом нейрон припаян к выходу предыдущего нейрона, а выходным — к входу последующего, так что образуется цепочка, ветвящаяся сеть, а по сути то же самое распределительное устройство, в которое верили прежде. Про место спая (его назвали синапсом) было решено, что в нем нервный процесс перескакивает, переходит с нейрона на нейрон подобно тому, как перескакивает с рельса на рельс локомотив, мчась по сквозному железному пути. Что же за локомотив мчится по сквозному нейронному пути? А все тот же электрический нервный импульс, давний знакомец.

В рамках электрической концепции удалось придумать объяснение и явлению центрального торможения: решили, что торможение — это перевозбуждение. Если импульсы приходят к синапсу слишком часто, то они в силу каких-то особых свойств стыковочного устройства проскочить здесь не могут; напротив, здесь развивается угнетенное состояние. Это объяснение дал явлению торможения петербургский физиолог Николай Евгеньевич Введенский, и оно было с признательностью принято мировым физиологическим сообществом.

Такими были господствующие представления об элементарной базе машины мозга — представления, в основательности которых усомнился Самойлов.

Благотворные сомнения

Исходным толчком всей цепи событий, приведших Самойлова сначала к сомнениям, затем к ревизии представлений об устройстве мозга, был эксперимент, автор которого и не помышлял, что полученные им результаты могут иметь какое- то отношение к вопросу о том, как функционирует центральная нервная система. Эксперимент был в самом деле замечательный и касался он механизма управления биениями сердца.

Про это управление тоже думали, что оно имеет электрическую природу, Самойлов, специалист в области электрофизиологии сердца, более других был уверен, что это так, потому что он сам, лично, исследовал и описал особые электрические процессы, развивающиеся в сердце при нервном торможении сердцебиения. Однако эксперимент, опубликованный в 1921 году австрийским фармакологом Отто Леви, давал основание подозревать, что наблюдавшиеся электрические изменения являются, может быть, не причиной, а следствием развивающегося торможения.

Леви показал, что при раздражении тормозящего нерва сердца лягушки в жидкости, омывающей сердце, появляется нечто, благодаря чему эта жидкость приобретает способность тормозить и совсем другое сердце, едва оно вступит с ней в контакт. Точно так же при раздражении ускоряющего нерва сердца в промывной жидкости этого сердца появлялся фактор, способный ускорять биения любого другого сердца — сердца-реципиента. Следовательно, заключил Леви, действие нервов на сердце лягушки реализуется при посредничестве тормозящего или стимулирующего вещества — медиатора.

Утверждение австрийского фармаколога получило дружную отповедь со стороны всех, кто знал, что никаких медиаторов тут быть не может, потому что тут действует электричество. А это было твердо известно любому физиологу. Самойлов же решил проверить опыт Леви в условиях электрофизиологического эксперимента. Проверка показала, где тут причина и где следствие: вещество, появляющееся при раздражении тормозящего нерва в промывной жидкости, будучи внесенным в сердце-реципиент, вызывало в опытах Самойлова такое же изменение электрограммы сердца, какое наблюдается при натуральном торможении сердца нервом. Медиатор оказался реальностью. Он — истинная причина торможения, а электрические сдвиги возникают вследствие действия медиатора на сердце.

Для любого другого электрофизиолога признать существование медиаторов означало крушение всего того, чему была посвящена жизнь,— личное крушение, крушение процветающего научного сообщества. Самойлов оказался не таким, как все. Он, «русский Эйнтховен», создавший одну из лучших в мире электрофизиологических лабораторий, не оставил нам ни малейшего намека на то, что грустил по поводу гибели своих прежних убеждений или пытался их спасти. Было другое: поняв, что сердцем управляют медиаторы, Самойлов прозрел в этом факте возможности, скрытые от Леви и других «медиаторщиков» — фармакологов. Те видели в медиаторах лишь механизм, посредством которого медлительная вегетативная нервная система управляет медлительными внутренними органами. Нечто вроде гормонов. Самойлову перспективы медиаторов представлялись немного более богатыми. Без малейшего промедления ученый придумал и поставил эксперимент, который должен был дать ответ на вопрос, не могут ли и быстрые взаимодействия между нейронами мозга основываться на медиаторном механизме.

Механизм стремительного возбуждения одним нейроном другого справедливо мыслился в сознании физиологов одинаковым с тоже очень быстрым механизмом, посредством которого возбужденный двигательный нерв вызывает сокращение скелетной мышцы. Все считали, что уж здесь-то, в нервно-мышечном соединении скелетной мышцы, никакой механизм «перехода возбуждения», кроме электрического, не возможен. Самойлов проверил, так ли это. Уже в 1924 году он опубликовал результаты, доказывавшие несостоятельность электрической гипотезы хода возбуждения с нерва на мышцу.

Хорошие идеи не стареют

Любопытно, что методическую идею своих экспериментов, сыгравших такую важную роль в развитии нейрофизиологии, Самойлов, по-видимому, почерпнул в довольно отдаленной области физиологии — у Жака Лёба, с которым он был лично знаком и которого высоко ценил, считая, что из ведущих физиологов своего времени Лёб «был наиболее самобытным и наиболее оригинальным». На смерть Лёба, случившуюся в феврале 1924 года, Самойлов откликнулся докладом, из которого видно хорошее знакомство Самойлова с любопытной статьей Лёба, напечатанной еще в 1908 году. В этой работе речь шла о развивающихся иглокожих. Вот небольшой отрывок из обстоятельного анализа статьи Лёба Самойловым:

«Лёб задает себе вопрос, можно ли считать тождественными те химические процессы, которые составляют основу развития яйца, с теми процессами, которые определяют длительность жизни и, следовательно, естественную смерть. Другими словами, есть ли одряхление и естественная смерть фатальный результат процессов развития и роста или это процессы, имеющие свое самостоятельное течение. Лёб прибег к определению так называемого температурного коэффициента обоих указанных процессов. Очень остроумным способом, о котором мы не будем здесь распространяться, он мог провести исследование температурного коэффициента длительности жизни личинки морского ежа и нашел, что...» и т. д.

Задача, захватившая сознание самого Самойлова, была типологически сходной с той, которую пытался решить Лёб. Самойлов задавал себе вопрос, можно ли считать тождественными два процесса — проведение возбуждения по нерву и возбуждение мышцы двигательными окончаниями этого нерва. Он воспользовался идеей Лёба. Очень остроумным способом, о котором мы не будем здесь распространяться, Самойлов измерил температурные коэффициенты скоростей каждого из двух процессов и нашел их существенно разными, а именно 1,72 для нерва и 2,37 для области нервно-мышечного соединения (в интервале 0—20 градусов). Эти значения температурных коэффициентов говорили о том, что процессы нетождественны: «при проведении возбуждения по нерву доминируют физические компоненты функционирующей системы, между тем как в области передаточного звена между нервом и мышцей... превалируют химические процессы».

Осмысливание этих результатов Самойловым дало гениальную и часто цитируемую формулу:

«Везде, где нет влияния между пограничными клетками и где процесс возбуждения должен перейти с одной клетки на другую, будь то синапс Шеррингтона в центральной нервной системе, будь то граница между эфферентными нервными волокнами и эфферентными органами, мы поймем особенности передачи возбуждения, и потерю во времени, и однородность передачи, и суммирование и др., если примем, что из двух соприкасающихся клеток одна выработала в себе способность выделять раздражающее вещество, а другая — способность реагировать на это вещество».

Это обобщение вместе с детальным изложением самих, экспериментов Самойлов опубликовал в сборнике, посвященном 75-летию И. П. Павлова. Сборник собрал на своих страницах весь цвет мировой физиологии, это была читаемая книга, так что идея Самойлова сразу сделалась доступной широкому кругу специалистов. Самойлов не остановился на достигнутом. Он незамедлительно перенес центр внимания на головной мозг и приступил к экспериментам, имевшим целью показать, что межнейронные взаимодействия действительно осуществляются с помощью химических посредников.

Задача формулировалась предельно четко. Но как трудно было, располагая техникой двадцатых годов, найти способ ее решения! И все же Самойлову многое удалось сделать за оставшиеся в его распоряжении пять лет жизни.

Последний призыв

Как бы предчувствуя близкую кончину, Самойлов незадолго до нее собирает свои силы на выполнение уже не научной, а просветительной задачи — донести свои выводы до коллег, убедить их в правильности и перспективности химической гипотезы. В 1929 году он опубликовал все свои главные факты и соображения на немецком языке в статье, самое название которой должно было бы привлечь внимание специалистов,— «О переходе возбуждения с клетки на клетку». «Поскольку нервная ткань состоит из клеток,— писал он в этой статье,— ...ясно, что важнейшим моментом в функционировании нервной системы является вопрос о способе соединения между клетками.. Этот вопрос имеет фундаментальное значение: от того или иного разрешения его зависит наше представление о процессах в центральной нервной системе».

В этой работе Самойлов не только повторно приводит данные, свидетельствующие о наличии медиаторного звена в нервно-мышечном соединении, но и сообщает о результатах своих последних исследований, касающихся центрального торможения.

В конце мая 1930 года, совсем незадолго до скоропостижной смерти, Самойлов делает большой доклад в Харькове на IV Всесоюзном съезде физиологов — «Электрофизиологический метод в учении о рефлексах». Теперь его могла услышать вся отечественная физиология. Если не услышать, так прочитать. Это последнее выступление, последняя публикация Самойлова, как никакая другая его работа, выявляет величие его научного гения.

Задача была трудна и в научном отношении и чисто по-человечески: Самойлову предстояло показать несостоятельность общепринятой электрической гипотезы на материале уже упоминавшегося «торможения Введенского».

Большинство отечественных электрофизиологов принадлежало к прямым или косвенным ученикам Н. Е. Введенского. Тот факт, что гипотезу Введенского приняла и развила авторитетная британская нейрофизиология, что Эдриан и другие знаменитые англичане называли важнейшее нейрофизиологическое явление — центральное торможение — «торможением Введенского», было предметом законной гордости за русскую науку. Вот на что должен был Самойлов поднять руку во имя научной истины.

Он начал издалека. Он говорил о том, что «электрофизиология прошла весьма странный, своеобразный и, пожалуй, тяжелый жизненный путь» и что на этом пути многим было свойственно преувеличивать значение животного электричества. Это началось с Гальвани, который «сделал, можно сказать, голыми руками сразу два больших открытия... Но упоенный своим успехом, полный энтузиазма, он в своей фантазии пошел далеко. Ему казалось, что доказанное существование электрических явлений в теле животного снимает, так сказать, покров со всех тайн бытия».

В том же тоне Самойлов комментировал заслуги других великих предшественников и наконец приблизился к Введенскому.

В этом месте доклад прерывался длинным воспоминанием о том, как он, Самойлов, юношей слушал Введенского. Самойлов в самом деле весьма уважал талант и заслуги Николая Евгеньевича Введенского, не раз писал об этом. Восхищение Введенским доминирует в докладе. Даже эксперимент, подлежащий опровержению, Самойлов называет прекрасным.

«Как сам Введенский,— говорит он,— так особенно английские авторы, которые этому явлению дали название «Wedensky inhibition», сделали его исходным пунктом в своих теориях центрального угнетения... Прекрасный опыт, которым они пытались объяснить указанное явление, заключается в следующем...»

Далее следует детальное описание «прекрасного опыта», далее — анализ его слабостей, далее — обстоятельное изложение собственных экспериментов на той же модели, опровергающих объяснение Введенского, и наконец вывод: «Мы имеем поэтому все основания отвергнуть теорию Эдриана, а это, в свою очередь, облегчает положение защищаемого нами взгляда о химической природе возбуждающих и угнетающих, импульсов».

Однажды, в связи с трехсотлетним юбилеем трактата Гарвея, Самойлов обмолвился такими словами: «Поразительно, до чего велик контраст между тем, что и как излагает Гарвей, и тем, что мы читаем в сочинениях его предшественников. Когда читаешь книгу Гарвея о движении крови и сердца, отпечатанную в 1628 году, то испытываешь такое чувство, как будто эта книга была написана вчера, и это нисколько не преувеличение».

Видимо, в самом деле, есть такое свойство у истинно крупных научных произведений: они не стареют, как и великие произведения искусства. Когда читаешь книгу избранных-работ Самойлова, куда вошел и харьковский доклад, испытываешь то же чувство, которое поразило Самойлова при чтении Гарвея. Все в этой книге удивительно — и характеристики ученых прошлого, и продуманность собственных экспериментов, и понимание способа взаимодействия между клетками мозга, и реалистическая, взвешенная оценка возможностей электрофизиологии, и прозорливое описание будущего электрофизиологических методов, областей их научного применения. Удивителен и сам язык, в котором все слова современные...

В период, последовавший непосредственно за кончиной Самойлова, место, которое он занимал в науке о мозге, осталось пустым. Все усилия Самойлова заинтересовать своими идеями и результатами нейрофизиологов оказались напрасными — физиологическая наука проявила завидную непоколебимость, предпочтя новому представлению о межнейронных взаимодействиях старую байку о проводящих путях мозга. Дело Самойлова продолжили лишь его немногочисленные казанские сотрудники. Но этими немногими было многое сделано. Импульс, приданный казанцам Самойловым, не иссяк впустую. Результаты, опубликованные в 1933 году уже упоминавшимся бывшим аспирантом Самойлова, Алексеем Кибяковым, оказали сильнейшее влияние на развитие исследований лондонской лаборатории Генри Дейла и этим путем — на развитие проблемы в целом. Ныне про медиаторы, посредством которых взаимодействуют нейроны мозга, мы знаем так много, что не известно, есть ли в мире хоть один человек, который способен все это запомнить. Но давайте запомним хотя бы одно: было время, и довольно долгое, когда Александр Филиппович Самойлов был единственным физиологом мира, имевшим компетентное и правильное суждение о способе взаимодействия между клетками нашего мозга.