Все життя в суспільстві нервово-м'язового препарату (з приводу дня народження М.Є. Введенського)

Член-кореспондент Імператорської Санкт-Петербурзької академії наук Микола Євгенович Введенський народився 28 квітня 1852 року в с. Кочкова Тотемського повіту Вологодської губернії, в сім'ї сільського священика. У 1862 р. він вступив у Вологодське духовне училище, після закінчення якого в 1868 р. продовжив навчання в Вологодської духовної семінарії. Умови там були не з легких.

Закінчивши духовну семінарію в 1872 р., М.Є. Введенський вступив на фізіко-математичний факультет Санкт-Петербурзького університету.

Його вибір не був випадковим. 60-70-і рр. XIX ст. вважалися в Росії «епохою просвітителів». Одним з найпалкіших пропагандистів природознавства був в той час Д.І. Писарєв.

Він вважав, що мисляча людина повинна визнавати істинним лише те, що вона отримує в результаті вимірів, обчислень, досвіду. До числа прихильників Д.І. Писарєва відносився і І.П. Павлов, доля якого на ранніх етапах в чомусь перекликається з долею М.Є. Введенського.

У 70-х рр. остаточно склалося народництво і його теорія «селянського соціалізму». Гасло «в народ», кинутий А.І. Герценом, був підхоплений революційним поколінням кінця XIX в. Цей заклик був сприйнятий і М.Є. Введенським, який активно включився в «ходіння в народ», виїжджаючи з цією метою в різні губернії Росії. Однак поліція не дрімала, і незабаром почалися масові арешти. Миколу вистежили в с. Лову Жиздринського повіту і заарештували за діяльну пропаганду в середовищі місцевих селян. Так перервалося дворічне перебування студента М.Є. Введенського в Санкт-Петербурзькому університеті.

З числа заарештованих в 1874-1875 рр. було притягнуто до суду 193 особи, в тому числі А.І. Желябов, С.Л. Перовська, І.Н. Мишкін і ін. Підсудним інкримінували протизаконне спільництво, що мало на меті «повалення і зміну порядку державного устрою - стаття 250. Введенський провів у в'язниці три з гаком роки. На щастя, за вироком суду він потрапив в групу виправданих. Однак за ним було встановлено суворий поліцейський нагляд, який не припинявся аж до падіння царського режиму. Подолавши цілий ряд перешкод, восени 1878 р. М.Є. Введенський знову вступив до університету, де відразу почав працювати на кафедрі під безпосереднім керівництвом І.М. Сеченова.

Трирічне тюремне ув'язнення молодої людини не минуло безслідно і наклало певний відбиток на характер і всю його подальше життя. Оточуючим він представлявся скромною і мовчазною, недовірливою і замкнутою людиною, який віддавав перевагу залишатися в тіні, не виділяючись із натовпу, в той же час підприємливий, міцний трудівник, ініціативний і впертий шукач нових доріг. Улюбленою справою і покликанням для Миколи Євгеновича була експериментальна робота далеко від усякого шуму, по можливості в самому далекому кабінеті лабораторії, один на один з препаратом.

Сам про себе в останню розмову з А.А. Ухтомским негайно після його ювілейного вшанування схвильований Микола Євгенович сказав: «Адже можна сказати, що я провів життя в суспільстві нервово-м'язового препарату».

Сказані ним слова були перебільшенням. Він був типовим представником тієї старої і славної плеяди фізіологів, яка віддавала всі сили на вивчення маленького шматочка життя - нервово-м'язового препарату - в тій упевненості, що вивчити до кінця механізм життя цього шматочка - значить знайти принципові шляхи для проникнення в найбільш складні загадки процесу збудження. Життя цього переконаного холостяка було цілком віддане науковій роботі.

М.Є. Введенський починає працювати в лабораторії І.М. Сеченова в 1878 р. Експериментальна робота на перших порах поєднувалася з тимчасовою службою в зоотомічному кабінеті. Ця робота не завадила йому опублікувати дві статті, що стосувалися фізіології нервових центрів.

У першій з них «Про дихальну періодичність в іннервації рухів Rana temporaria» вдалося показати, що подразнення аферентних волокон, що йдуть до центрів блукаючого або верхнього гортанного нервів створює в цих центрах стан тонічного збудження. Якщо на цьому тлі провести подразнення будь-яких інших доцентрових нервів, наприклад, нервів кінцівок, то рефлекторна реакція здійснюється не в їх моторних центрах (кінцівок), а в дихальному центрі, підсумовуючись з ефектом від подразнення блукаючого нерва. Згодом цю роботу Миколи Євгеновича виключно високо оцінив його учень А.А. Ухтомський, бачачи в ній приклад домінантного стану, коли збудження в домінантному осередку підкріплюється «сторонніми» подразненнями і сполученно гальмує інші реакції.

Друга робота була присвячена вивченню впливу світла на збудливість нервових центрів жаби. Виявилося, що навіть такий слабкий, підпороговий подразник, як дифузне денне світло, може впливати на збудливість спінальних центрів. Визначаючи зміни рефлекторної збудливості по методу Тюрка, М.Є. Введенський показав, що в освітленій лапці жаби збудливість підвищується, а в затемненій падає. Якщо тепер повернути жабу на 180° і таким чином змінити лапки місцями, то характер їх збудливості змінюється в протилежному напрямку. Таким чином, вже в цій студентській роботі вперше намітилися уявлення про реципрокні зміни збудливості в спинномозкових центрах. Обидві роботи початківця М.Є. Введенського були представлені І.М. Сеченовим до премії в пам'ять I З'їзду російських природознавців і лікарів.

У 1879 р. М.Є. Введенський закінчує університет і з 1881 р. працює лаборантом у І.М. Сеченова. В цей же період за підтримки Івана Михайловича і ректора університету А.П. Бекетова, використовуючи невелику суму прироблених на стороні грошей, Микола Євгенович виїжджає за кордон, де відвідує лабораторії таких видатних німецьких фізіологів як Р.П. Гейденгайн, Е.Г. Дюбуа-Реймон, Г.Л.Ф. Гельмгольц, Е.Ф.І. Гоппе-Зейлер, І. Боумен.

У 1883 р. в бюлетенях Петербурзької академії наук з'явилося повідомлення М.Є. Введенського, де він викладав результати своїх досліджень, розпочатих в лабораторії Е.Г. Дюбуа-Реймона і дозволили йому встановити можливість телефоніческого вислуховування струмів дії і їх ритмів в нервовому стовбурі. Результати цих досліджень були приведені в його магістерської дисертації, блискуче захищеної в 1884 р. Ця робота фактично поклала початок електрофізіології в Росії в широкому розумінні цього слова. У дисертації були дані телефонограми м'язів і нервів. Крім того, обговорювалося питання про відносну нестомлюваність нерва, здатного відтворювати ритм подразнення протягом 9 год. Подразнюючи кістковий м'яз безпосередньо або через нерв, М.Є. Введенський визначив, що в нервово-м'язовому синапсі трансформується високий ритм нерва в більш рідкісний ритм м'язи. Ці перші дані вже закладали основи вчення про «відносної лабільності», як вираженні тимчасових характеристик збудливих систем.

Відкриття Миколи Євгеновича були занадто несподіваними при сформованих в той час в фізіології уявленнях і викликали скептичну недовіру в середовищі колег до даних вченого. З нападками на телефонічні дослідження виступили професори А. Феоктистов, С. І. Чиряков, які називали цю роботу «блискучим виявленням невігластва». М.Є. Введенський з винятковою стійкістю справжнього новатора захищав не тільки свій метод, але і отримані з його допомогою факти. Він написав спеціальну записку в Академію наук з приводу «критичної» книги А. Феоктистова. Академія створила комісію, яка постановила задовольнити скаргу М.Є. Введенського і «вилучити з продажу» твір А. Феоктистова.

Пізніше М.Є. Введенський демонстрував телефоніческій метод на II і III Міжнародних конгресах фізіологів в Льєжі і Берні. У 1912 р німецький професор Пітер підтвердив дані Миколи Євгеновича вже за допомогою струнного гальванометра. Таким чином, Микола Євгенович переміг своїх офіційних опонентів, серед яких був навіть І.П. Павлов, який відзначав в 1888 р, що: «вся система телефоніческіх фактів М.Є. Введенського є ряд помилок спостереження».

Достатня кількість заперечень отримав також теза М.Є. Введенського про неутомність нерва. Від скепсису не втримався навіть його вчитель І.М. Сєченов, який вважав, що при тривалому подразненні нерва в ньому обов'язково має розвиватися стомлення, пов'язане з витратами поживних речовин. Однак Микола Євгенович як лицар без страху і докору продовжував відстоювати істинність своїх експериментальних фактів. Крапку в цій дискусії було поставлено лише після смерті М.Є. Введенського, коли А. Хілл в 1926 р. за допомогою сконструйованих ним термопар визначив початкове і затримане теплоутворення в збудженому нерві.

Безсумнівно, вміння відстоювати свою точку зору, впевненість в чистоті отриманих експериментальних фактів - складали сильну сторону характеру М.Є. Введенського.

Оригінальні телефонічні дослідження послужили відправною точкою для подальшого аналізу механізмів проведення та трансформації нервових імпульсів в нервово-м'язового апарату. Найбільш повно його думки з цього питання викладені в докторській дисертації «Про співвідношення між подразненням і збудженням при тетанусі», захищеної в 1886 р.

Поєднуючи електрофізіологічну і міографічну реєстрацію діяльності нервово-м'язового апарату, М.Є. Введенський показав, що апарат являє собою гетерогенну систему, кожна з ланок якої володіє різною здатністю відтворювати певний ритм збуджень. Для нерва цей ритм досягає 400 періодів збуджень в 1 с, для м'яза - 200-250, і для нервово-м'язового синапсу - 100-150 в 1 с відповідно. При ритмічному подразнення нерва граничний ритм окремих порушень препарату лімітується ланкою, що володіє найменшою функціональної рухливістю, тобто нервово-м'язовим синапсом.

Під функціональною рухливістю або лабільністю М.Є. Введенський розумів велику або меншу швидкість елементарних реакцій, які супроводжують функціональну діяльність. Пізніше для спрощення було введено поняття міри лабільності, як максимального числа електричних осциляцій, яке даний фізіологічний апарат може відтворювати в 1 с відповідно до ритму подразнення. Другий важливий момент, зазначений в докторській дисертації, стосувався залежності інтенсивності збудження від частоти подразнення.

Виявилося, що кожне подразнення не тільки обумовлює виникнення одиночного порушення, але і залишає за собою слід у вигляді змін збудливості тканини до подальших ритмічним подразнень. Відповідно до цих змін збудливості Микола Євгенович розрізняв інтервал незбудливості (ідентичний абсолютній рефрактерній фазі), коли збудливість знижена до нуля. За інтервалом незбудливості слідує екзальтаційна фаза підвищеної збудливості. Залежно від того, чи потрапляє кожне наступне подразнення в інтервал незбудливості або в екзальтаційну фазу, підсумковий результат реакції (скорочення м'язу) буде різним. Якщо кожне наступне подразнення потрапляє в екзальтаційну фазу - скорочення м'язу буде максимальним або мати характер оптимуму, якщо - в інтервал незбудливості, то підсумкова реакція - (скорочення) буде мінімальною.

Таким чином, М.Є. Введенський вперше показав, що реакція збудливої тканини визначається, з одного боку, її фізіологічної лабільністю, з іншого - величиною і частотними характеристиками діючого подразника. Величезна заслуга Миколи Євгеновича полягає у використанні точних кількісних критеріїв оцінки змін функціонального стану збудливих тканин.

Наступний дослідний етап полягав у створенні штучного аналога нервово-м'язового синапсу для аналізу процесів взаємодії хвиль збудження. В якості такого аналога М.Є. Введенський використовував нерв, одна з ділянок якого піддавалася альтерації розчином наркотику, що знижував лабільність в даній області. Виявилося, що в місці дії наркотичної речовини нерв відповідає реакцією місцевого стаціонарного збудження, що переходить в ході альтерації в гальмування і блокаду проведення. Цей перехід носить фазний характер. Перша фаза - електропозитивна - характеризується зростанням трансмембранної поляризації, зниженням збудливості, підйомом лабільності, укороченням хронаксії і, як було показано пізніше, підвищенням дисперсності тканинних колоїдів. Ця фаза, названа пізніше анелектротонічною, відповідає первинній реакції тканини на дію слабких подразників. У класичних дослідах М.Є. Введенського таким слабким подразником була початкова дія розчинів 0,5-1% новокаїну або кокаїну.

Слідом за анелектротонічною фазою в ході більш тривалої дії наркотика виникала кателектротонічна фаза або «фаза магнітних бур» по М.Є. Введенському. Вимірювання різниці потенціалів між альтерованними і нормальними ділянками нерва за допомогою струнного гальванометра показало, що в цю фазу спостерігаються періодичні коливання, реєструється різниці потенціалів, підвищення збудливості при середніх значеннях лабільності і хронаксіі. Пізніші дослідження університетської школи пов'язали кателектротонічну фазу з деполяризацією клітинної мембрани, при якій генеруються потенціали дії і проявляється авторитмічний характер діяльності нервового волокна.

Друга стадія - парадоксальна, коли амплітуда одиночного м'язового скорочення у відповідь на більш сильні стимули була нижче, ніж така при подразненні електричними стимулами помірної сили. У розумінні М.Є. Введенського сильні стимули викликали хвилю збудження, яка, досягнувши наркотизованої ділянки, ще більш збільшувала його електронегативність і знижувала лабільність.

Подальша дія наркотику (посилення подразнення в ході експерименту) призводила до переходу до третьої гальмівний стадії, коли збудливість і лабільність падали до нуля і наступала блокада проведення через альтеровані ділянки нерва. В результаті м'яз перестав скорочуватися при використанні і сильних, і середніх за своєю силою електричних стимулів. Стан наркозу, або гальмування, є оборотним в разі своєчасного припинення дії наркотичної речовини, що досягалося вимиванням її фізіологічним розчином. Проведення відновлювалося, проходячи через ті ж стадії в зворотній послідовності.

З огляду на, що альтеруєма ділянка нерва електровідємна, а зниження трансмембранної поляризації (деполяризація) зазвичай пов'язане з процесом збудження, Микола Євгенович допустив наявність в даній ділянці нерва переходу від поширюваного збудження до місцевого, застійного вогнища, до місцевого стаціонарного порушення і позначив його терміном парабиоз. Стаціонарне збудження посилюється при парафії до альтерованих ділянок хвиль збудження, викликаних подразненням нерва сильними електричними стимулами.

Другий принципово важливий висновок полягав у тому, що гальмування є модифікацією збудження в тих випадках, коли воно перетворюється в застійне, чи непоширюване вогнище. За сучасними уявленнями це приклад вторинного гальмування (гальмування Введенського), яке слідує за процесом збудження і формується без участі спеціалізованих структур і гальмівних синапсів, де гальмування виникає первинно. Подання про розвиток парабіозу складалося у М.Є. Введенського не тільки під впливом власних робіт, але і робіт іншого фізіолога, теж учня І.М. Сеченова - Броніслава Фортунатовича Вериго.

Йому належить відкриття кателектротонічної депресії, що наступає слідом за підвищенням збудливості в області кателектротону (при пропущенні постійного струму через нерв). Цей встановлений Б.Ф. Вериго в 1883 р. факт передбачив сучасну теорію акомодації або пристосування тканини до повільно наростаючого подразнення, пристосування, зумовленого зростанням порога і критичного рівня деполяризації при тривалій і сильній дії катода постійного струму. Виявилося, що в основі цього явища лежить інактивація Na-каналів клітинної мембрани.

Отже, відкриття Б.Ф. Вериго катодичної депресії дозволило М.Є. Введенському утвердитися в правильності уявлення, згідно з яким збудження, гальмування і наркоз є виразом принципово однієї і тієї ж природи. Ці уявлення були відображені в монографії Миколи Євгеновича під тією ж назвою «Порушення, гальмування і наркоз», яка вийшла в 1901 р.

Саме з цієї монографії Миколи Євгеновича починається ціла серія робіт, присвячених вченню про парабіозу, вчення про механізми переходу збудження в гальмування. У зв'язку з цим навколо нього гуртується група талановитої молоді, що розвиває експериментальну основу вчення про парабіозі. У 1898 р. в лабораторії М.Є. Введенського з'являється Н.Я. Перна, його талановитий багаторічний співробітник.

В студентську групу приходять П.Г. Мезерніцький, П.К. Судаков, Е.В. Соловйов, Н.Я. Кузнєцов, Б.І. Бірук та ін.

У 1902 р. в числі початківців з'являються майбутній академік А.А. Ухтомський, В.П. Порембський і А.Д. Бурдаков.

У 1904 р. в творчий колектив кафедри вливається І.А. Ветюков, який за влучним висловом А.А. Ухтомського був «постійним зброєносцем» Миколи Євгеновича. У 1906 р. під керівництвом М.Є. Введенського починають свою дослідницьку діяльність І.С. Беритов - майбутній академік, голова фізіологів Грузії, майбутній академік біохімік А.В. Палладін.

Пізніше в 1910 р. в числі студентів з'являються А.А. Бружес і Н.П. Резвяков - згодом відомий дослідник в області фізіології праці. З 1911 року до вивчення вагусного гальмування на серце залучається Д.С. Воронцов - майбутній український академік.

З 1910 р. в студентській групі лабораторії починає працювати Л.Л. Васильєв - який став у воєнні роки наступником А.А. Ухтомського на посаді завідувача кафедри фізіології ЛДУ, член-кор. АМН СРСР.

В цей же період починається творча діяльність М.І. Виноградова - згодом завідувача кафедри фізіології праці ЛДУ.

Цей далеко не повний перелік соратників Миколи Євгеновича свідчить про те, що фізіологічна кафедра Петербурзького університету крім осередку величезних наукових досягнень була також кузнею кадрів, які згодом здійснювали прогресивний розвиток фізіологічної науки в радянський період.

Ім'я М.Є. Введенського, як одного з творців університетської фізіологічної школи, нерозривно пов'язане з його велику просвітницьку і громадську діяльність. Він представляв російську фізіологічну науку на міжнародних конгресах в Льєжі, Берні, Кембриджі, Парижі, Турині, Будапешті та Відні. У 1900 р. М.Є. Введенський був обраний почесним президентом паризького конгресу медицини, а потім представником від Росії в Бюро по організації міжнародних з'їздів фізіологів.

У Росії Микола Євгенович був членом ради Петроградського товариства дослідників природи, членом Товариства психіатрів, головою біологічного відділення Російського товариства охорони народного здоров'я, член-кор. Російської академії наук (з 1909 р.). Він брав активну участь в організації шкільного та суспільно-благодійної справи, був головою Товариства допомоги бідним Кічковського приходу Вологодської губернії.

М.Є. Введенський, який володів величезною наполегливістю і невтомністю в рішенні наукових завдань, відвідував лабораторію навіть у важкі роки громадянської війни.

Микола Євгенович Введенський помер на 71-му році життя 3 вересня 1922 року в рідному с. Кочкова, куди виїхав з Петрограда під час літніх канікул, будучи вже важко хворим. Тут він і був похований місцевими селянами, які з великою теплотою відносилися до свого іменитого земляка. Цей видатний вчений залишив після себе наукову спадщину, яке обезсмертив його ім'я.