27 января 1903 года родился Джон Кэрью Эклс (27 января 1903 – 2 мая 1997)

27 января 1903 года родился Джон Кэрью Эклс (27 января 1903 – 2 мая 1997) – лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1963 года (совместно с Аланом Ллойдом Ходжкином и Андру Хаксли) «за открытия, касающиеся ионных механизмов, участвующих в возбуждении и торможении в периферическом и центральном участках мембраны нервной клетки».

Австралийский физиолог Джон Кэрью Эклс родился в Мельбурне. Его мать, Мери Эклс (Кэрью), и отец, Уильям Джеймс Эклс, были учителями. Джон был старшим из двух детей в семье. В течение трёх лет он учился в школе в Уорнамбуле (штат Виктория), а затем вернулся в Мельбурн, где в 1919 году и окончил школу. После этого Джон поступил в Мельбурнский университет для получения медицинского образования. Его также сильно привлекала философия, особенно «природа мышления и сознания и их взаимосвязь с деятельностью мозга». Уже тогда он поставил своей целью стать сотрудником выдающегося нейрофизиолога Чарлза Шеррингтона. В 1925 году Эклс получил диплом с отличием по медицине и звание бакалавра медицины в Мельбурнском университете. Затем он продолжил образование в Магдален-колледже в Оксфорде, два года спустя получил диплом с отличием и начал работать с Шеррингтоном в должности младшего научного сотрудника.

К этому времени Шеррингтон был уже хорошо известен своими тщательными и всесторонними исследованиями совместного функционирования мышц и нервных структур при рефлексах. На основании своих данных и работ основателя нейроанатомии Сантьяго Рамон-и-Кахаля Шеррингтон сформулировал понятие о синапсе, то есть той структуре, в которой электрический нервный импульс (потенциал действия) передаётся от одной нервной клетки, или нейрона, к другой. Кроме того, он обнаружил, что, хотя главной особенностью нервных клеток является их электрическая возбудимость, не все нервные клетки вызывают возбуждение других. Оказалось, что торможение служит столь же важным свойством нервных связей, что и возбуждение. Однако в то время не было известно, как распространяется возбуждение по отдельным нервам и по синапсам и чем отличаются тормозные импульсы от возбуждающих.

Опыты, поставленные Отто Леей и Генри Дейлом в конце 20-х и начале 30-х годов, свидетельствовали о том, что нервные сигналы передаются через синапсы с помощью химических медиаторов (нейротрансмиттеров) типа ацетилхолина. Такое поведение существенно отличается от электрического распространения потенциалов действия в самих нервах. Эклс не был согласен с этой гипотезой. Он считал, что скорость проведения через синапсы слишком высока и поэтому такое поведение не может обеспечиваться химической диффузией. Таким образом, он был сторонником электрической гипотезы синаптической передачи.

В 1929 году Эклс был удостоен магистерской и докторской степеней. В 1934 году он занял должность преподавателя физиологии в Магдален-колледже. В эти годы в Европе чувствовалось приближение войны, и в 1937 году Эклс вернулся в Австралию, получив пост директора Института патологии имени Канемацу при Сиднейском госпитале. Здесь он создал исследовательскую лабораторию и вскоре привлёк ряд выдающихся учёных, включая Бернарда Каца и Стефана Каффлера.

Эклс, Кац и Каффлер исследовали влияние химических веществ на передачу возбуждения от нервных клеток к мышечным волокнам (подобные работы, проведённые Даниеле Бове, привели к открытию современных миорелаксантов и анестетиков). Позднее Эклс писал: «Данные о влиянии антихолиностеразных средств [веществ, ингибирующих действие определённых ферментов], которое проявляет себя увеличением интенсивности и длительности возбуждения в нервно-мышечных синапсах, заставили меня сделать в 1942 году окончательный вывод, что медиатором нервного возбуждения является ацетилхолин». Этот вывод заставил Эклса отказаться от гипотезы электрического проведения, по крайней мере для нервно-мышечного синапса.

После начала второй мировой войны Эклс был вынужден прервать свои исследования и по заданию комиссии австралийских вооружённых сил с 1941 по 1943 годы работал над проблемами, касающимися зрения, «воздушной болезни» (укачивания) и обработки крови.

В 1944 году Эклс переехал в Новую Зеландию, где он получил пост профессора физиологии в медицинском колледже университета Отаго. Здесь он познакомился с Карлом Поппером – одним из крупнейших философов XX века, занимавшихся проблемами науки. Поппер считал, что главную роль в научном прогрессе играет опровержение гипотез. Его идеи воодушевили Эклса, который был озабочен судьбой гипотезы электрической синаптической передачи. Поппер смог убедить Эклса попытаться опровергнуть собственную гипотезу, уверив его в том, что это было бы не менее важно, чем найти доводы в её пользу.

Вдохновлённый советами Поппера, Эклс разработал методику раздражения и регистрации активности нейронов спинного мозга у кошек. Для этого он вводил в эти нейроны тончайшие электроды. Для записи электрической активности нескольких нейронов, совместно участвующих в том или ином рефлексе, он использовал специальное устройство – так называемый блок электрической стимуляции и регистрации, разработанный Джеком Кумбсом, одним из его сотрудников. Рефлекторная дуга – это путь, по которому проходят нервные импульсы от чувствительных нервных окончаний, воспринимающих тот или иной раздражитель, к нервному центру и далее к мышце или железе, которые и осуществляют ответ на раздражение.

В состоянии покоя в нервных клетках внутренняя поверхность мембраны имеет по отношению к наружной поверхности отрицательный заряд примерно в 60 милливольт. Эта разность потенциалов называется потенциалом покоя. При возбуждении же внутренняя поверхность мембраны приобретает положительный заряд по отношению к наружной, а затем быстро восстанавливается первоначальный потенциал покоя. Это явление было открыто и объяснено в 40-х – начале 50-х годов Аланом Ходжкином и Андру Хаксли. Исследуя синаптически связанные между собой нейроны, Эклс показал, что возбуждение «раздражающего» (пресинаптического) нейрона вызывает в «раздражаемом» (постсинаптическом) нейроне возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП).

В типичном случае при ВПСП мембранный потенциал отклоняется от уровня покоя (–60 милливольт) примерно до – 50 милливольт. При этом постсинаптическая клетка приближается к такому состоянию, при котором возникает потенциал действия; однако этот потенциал действия появляется, когда потенциал постсинаптического нейрона достигает так называемого порогового уровня (примерно –40 милливольт), а одиночного ВПСП обычно бывает для этого недостаточно. Эклс и его сотрудники показали, что потенциалы действия возникают в результате сложения нескольких ВПСП.

При изучении нейронных цепей Эклс обнаружил, что некоторые из этих цепей являются не возбуждающими, а тормозными. В этих случаях возбуждение пресинаптического нейрона вызывает так называемый тормозной постсинаптический потенциал (ТПСП), превышающий потенциал покоя примерно на 15 милливольт. В 1951 году Эклс сообщил о своем открытии, назвав его смертельным ударом по гипотезе электрического проведения в синапсах, так как с позиции этой гипотезы невозможно было объяснить, каким образом «положительный» потенциал действия пресинаптической клетки может в синапсе превращаться в отрицательный ТПСП постсинаптической клетки.

В этом же году Эклс покинул Новую Зеландию, так как его научным исследованиям мешала слишком большая педагогическая нагрузка. В течение года он читал лекции в Магдален-колледже, а затем уехал в Канберру и начал работать в только что созданном Австралийском национальном университете. В Канберру переехал и Джек Кумбс, и они продолжили свою совместную работу по изучению процессов возбуждения и торможения. При этом они обнаружили, что разряд нейрона зависит от арифметической суммы возникающих в нем ТПСП и ВПСП. Кроме того, было показано, что каждый нейрон может оказывать либо тормозное, либо возбуждающее действие, но не оба одновременно. Это означает, что каждый нейрон выделяет медиатор только одного типа. В дальнейшем Эклс изучал движения различных ионов в возбуждающих или тормозных синапсах (ионы – это атомы или группы атомов, несущие положительный либо отрицательный электрический заряд).

В 1963 году Эклс получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине совместно с Аланом Ходжкином и Андру Хаксли «за открытия, касающиеся ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных участках нервных клеток». В своей речи на церемонии награждения исследователь из Каролинского института Рагнар Гранит сказал, обращаясь к лауреатам: «Установив единую природу электрических процессов, протекающих в периферической и центральной нервной системе, вы внесли такую ясность в наши представления о деятельности нервных структур, до которой наши современники не мечтали дожить».

К тому времени, когда Эклсу была присуждена Нобелевская премия, он уже занялся изучением деятельности мозжечка – отдела головного мозга, контролирующего координацию мышечных движений. Основные клетки мозжечка были описаны Рамон-и-Кахалем уже в начале века. Эклс проанализировал их взаимные связи и пришёл к выводу, что в мозжечке торможение играет особенно важную роль. Достигнув возраста обязательного выхода в отставку, Эклс ушёл из Австралийского национального университета, но, желая продолжить свои исследования, в 1966 году переехал в Чикаго и занял пост директора Института биомедицинских исследований Американской медицинской ассоциации. Из-за личных и административных конфликтов Эклсу в 1968 году пришлось покинуть Чикаго и занять пост почётного профессора физиологии и медицины в университете штата Нью-Йорк в Буффало. Здесь Эклс продолжал свои исследования деятельности мозжечка до 1975 года, когда он вышел на пенсию и переехал в Швейцарию, где наконец-то смог заняться теми философскими проблемами, которые интересовали его с молодых лет.

В 1928 году Эклс женился на Ирене Фрэнсис Миллер. В их семье было четверо сыновей и пять дочерей. В 1968 году супруги развелись, и в этом же году Эклс женился на Хелене Табориковой, ученом-медике из Чехословакии. Таборикова приняла участие во многих последующих работах Эклса.

Эклс являлся иностранным членом Американской академии наук и искусств и Итальянской национальной академии наук. Кроме того, он являлся членом Папской академии, Американского философского общества, американской Национальной академии наук, Индийской национальной академии наук и Бельгийской королевской академии наук. Ему была присуждена Королевская медаль Лондонского королевского общества (1962) и медаль Котениуса Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина».

Умер 2 мая 1997 года.

Источник: vk.com

Комментарии: