PMC

For 100 år siden valgte Charles Scott Sherrington (1857-1952), Holt professor i fysiologi ved University of Liverpool, som emne for sine Silliman Lectures for 1904 ved Yale University “The Integrative Action of the Nervous System”; der gik to år, før de blev offentliggjort.1 Den årlige serie hædrede en professionel kemiker, Benjamin Silliman (1779-1864), som holdt forelæsninger i mineralogi og geologi og for sin store interesse for naturhistorie havde fået tildelt en æresdoktortitel. Foredragene introducerede begrebet integration i den videnskabelige neurologi. Sherrington påpegede, at reflekser måtte være målrettede, og at “formålet med en refleks tjener et lige så legitimt og presserende objekt for naturundersøgelser som formålet med farven på et insekt eller en blomst”. Hans arbejde og hans vægt lå på rygmarvsreflekser, for han erkendte, at rygmarven udgør den enkleste del af pattedyrenes nervesystem og alligevel viser eksempler på alle dets synaptiske funktioner.

Information, indså han, overføres mellem nerveceller ved kontakt, hvilket han havde indført udtrykket synapse for i 1897, da Michael Foster inviterede ham til at revidere kapitlerne om nervesystemet til den syvende udgave af hans Textbook of Physiology. Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) “løste med ét slag det store spørgsmål om nervestrømmenes retning på deres vej gennem hjernen og rygmarven”, idet han viste, at den var ensrettet. I refleksbuen, “ledningsdiagrammet” for rygmarvsreflekserne, var de afferente (sensoriske) og efferente (motoriske) elementer forbundet ved centre i den grå substans ved synaptiske kontakter mellem neuronerne.

Sherrington koncentrerede sig om de mekanismer, hvorved excitatoriske og inhibitoriske processer, der initieres af forskellige input, interagerer for at graduere output fra en pulje af motoneuroner til forskellige formål. Det centrale spørgsmål i de klassiske eksperimenter, han havde foretaget med isometriske muskelpræparater i rygdyr, vedrørte samspillet mellem excitation og hæmning. At reflekskontraktion af knæstrækkermusklen i det decerebrate præparat kunne afbrydes øjeblikkeligt og dramatisk ved sensorisk stimulering, fandt han særligt imponerende. Excitation og hæmning blev vist at være graduerede tilstande af modsat karakter, der var i stand til, hvad der lignede algebraisk summering af modsætninger (plus- og minustegn), når de stødte sammen på den samme neuronale membran, en profeti, der viste sig at være sand, da den intracellulære mikroelektrode, som Ling og Gerrard havde opfundet, blev indsat i rygmarvets motoneuroner. Synaptisk excitation og hæmning, som frembragt af passende reflekser, viste sig at fremkalde modsatte ændringer i cellens membranpotentiale, idet excitation depolariserer den, mens hæmning repolariserer eller hyperpolariserer den. Man ved nu, at ændringer i ionpermeabiliteterne forklarer disse elektriske ændringer, der skyldes synaptisk virkning, som Sherrington var sikker på var af elektrisk snarere end kemisk art – hvilket blev bevist af Otto Loewi (1873-1961) og Henry Dale (1875-1968), der delte Nobelprisen i 1936.

Rygmarvsrefleksen er med Sherringtons ord en meget elementær “adfærd”, men den var nødt til at være elementær for at muliggøre en detaljeret undersøgelse og inspirere den efterfølgende analyse, der førte til hans forståelse af synaptisk handling. Strækrefleksen er måske nok en “bekvem fiktion”, men den og de andre rygmarvsreflekser udgjorde den platform, hvorfra man kunne undersøge, hvordan motoriske mekanismer er progressivt organiseret, hvordan de forskellige cortikale, subcortikale, cerebellære og spinale centre interagerer ved igangsætning og styring af bevægelser, hvordan sensoriske receptorer betjener reflekser, og hvordan neuronale programmer – gamle og nye – anvendes af højere centre.

I en gennemgang af de “fysiologiske og psykiske tegn på nervøs aktivitet” argumenterede Sherrington, at “fysiologi og psykologi, i stedet for at fortsætte deres studier, som nogle nu anbefaler, mere strengt adskilt fra hinanden end i øjeblikket, vil finde det nyttigt for hver af dem at give de resultater, der opnås af den anden, endnu større opmærksomhed, end det hidtil har været sædvanligt”. I et forord, da bogen blev genoptrykt i 1947 ‘uden nogen som helst ændring i teksten’, vendte forfatteren tilbage til den erkendelse, at ‘den biologiske funktion af den fysisk-psykiske forbindelse øger organismens evne til at disponere over sine handlinger’, og bemærkede, at ‘hver af de to kun opnår sit mål på grund af en kontakt, der er nyttig mellem dem. Og denne forbindelse kan betragtes som den endelige og højeste integration, der fuldender individet. Men spørgsmålet om, hvordan denne forbindelse finder sted, er stadig uløst; det står stadig der, hvor Aristoteles efterlod det for mere end 2000 år siden i De Anima”. Duellen fortsætter. Sherringtons nekrolog i British Medical Journal i marts 1952 bemærkede skarpsindigt, at The Integrative Action of the Nervous System først og fremmest gav et sæt begreber, hvormed nervesystemet kunne forstås.2 E D Adrian (1889-1977) uddybede:

“… han er videnskabsmandens filosof, fordi han selv havde udviklet naturviden gennem dygtige observationer og eksperimenter, gennem 50 års utrætteligt arbejde i laboratoriet, og fordi hans egen fortolkning af sine opdagelser havde givet en ny udvidelse til biologens synsvinkel. Fysiologer vil vide dette godt nok. For dem, der har måttet kæmpe med mængden af detaljeret materiale om hjernen og navlestrengen, bringer Sherrington’s Integrative Action of the Nervous System orden i kaos; det er svær læsning i begyndelsen, fordi hver sætning er ladet med mening, nogle af dem er direkte nok, men andre rækker ud til halvt dannede billeder af et større landskab. Selv om den blev udgivet i 1906, er den stadig lige så forfriskende som dengang. Den har ikke haft brug for nogen revision, men Sherringtons eksperimentelle arbejde fortsatte på højtryk i yderligere 30 år, hvilket udfyldte hullerne og styrkede rammerne….’2

Det er opmuntrende at opdage, at Adrian, professor i fysiologi ved universitetet i Cambridge, der sammen med Sherrington delte Nobelprisen i 1932, fandt den svær at læse i begyndelsen, for de fleste af os har måttet tilføje senere læsninger for at kæmpe os igennem forfatterens udspekulerede prosastil med dens fremkaldelse af de metafysiske digtere. Sherrington mistede aldrig den udførlige stil, selv om den blev gunstigt udvandet ved at være medforfatter sammen med R S Creed, D Denny-Brown, J C Eccles og E G T Liddell i “den lille røde bog” i 1932 (boks 1).

The Queen Square neurologen F M R Walshe (1885-1973) mente at have opdaget den inspirerende indflydelse fra den kliniske neurologi:

‘… Der er noget usædvanligt passende i dette, for det var fra en klinisk neurolog, Hughlings Jackson, at Sherrington selv fik ikke ringe inspiration. Selve sætningen “Integration holder trit med differentiering”, som vi forbinder med Sherrington, og som vi finder implicit i titlen på hans klassiske værk, The Integrative Action of the Nervous System, tog han fra Jackson, og han har i overvældende grad givet den neurologiske medicin den gave tilbage, som han fik fra dens mest fremtrædende eksponent.’2

Men ifølge Sherrington selv i sin Nobelforelæsning3 var det fænomenet ‘hæmning som en koordinerende faktor’, der fascinerede ham og lokkede ham tilstrækkeligt til at forsøge at løse dets mysterier:

‘At en muskel ved irritation af sin nerve trækker sig sammen havde fysiologien allerede længe været bekendt, da man i det 19. århundrede fandt en nerve, der ved irritation forhindrede sin muskel i at trække sig sammen. Denne observation syntes i en tid for mærkelig til at blive troet…

Hæmningens rolle i centralnervesystemets funktion har vist sig at være mere og mere omfattende og mere og mere grundlæggende, efterhånden som eksperimentet er kommet videre i undersøgelsen af den… Dens rolle som en koordinerende faktor omfatter og går langt videre end den. I centralnervesystemets arbejde synes hæmning at være lige så allestedsnærværende og lige så hyppig som selve excitationen. Hele den kvantitative klassificering af rygmarvens og hjernens funktion synes at hvile på gensidige interaktioner mellem de to centrale processer “excitation” og “hæmning”, hvoraf den ene ikke er mindre vigtig end den anden … Excitation og hæmning er begge til stede lige fra stimulusens begyndelse og er sat op mod hinanden. De centrale omstændigheder kan favorisere den ene på et tidspunkt og den anden på et andet.’3

Og han afsluttede sit foredrag med en henvisning til den kliniske betydning (som om han på meget moderne vis søgte om en forskningsbevilling):

“Blandingen af hæmning og excitation som en mekanisme for koordination giver således mulighed for at forstå de bemærkelsesværdige “kompensationer”, der med tiden og endda hurtigt genopretter den muskulære kompetence til at udøve en handling, som er blevet beskadiget af centralnervøse læsioner. Nervesystemets naturlige opbygning giver mere end én måde at gøre den samme ting på. Denne luksus af midler til at gennemføre en given kombination synes at tilbyde midlerne til at genoprette en handling efter dens forringelse eller tab i en af dens forskellige former. “3

Om Integrative Action blev det sagt, at “den viste, hvordan Sherrington gennem omhyggelig analyse af sine observationer” havde opbygget konstruktive hypoteser og gradvist omdannet dem til det, der nu er anerkendte fysiologiske principper.4 Men som en af mine lærere, Donald Henry Barron (1905-1993), påpegede over for mig for mange år siden, viste hver eneste side i Integrative Action, at selv om der ikke blev beskrevet nye eksperimenter, viste hver eneste side, hvor godt forfatteren var bekendt med den rigdom af eksperimenter, der var udført i tidligere århundreder af kloge observatører. Da han skrev kapitlerne om rygmarven, dele af hjernen under hjernebarken, den kutane sansning og muskelsansen til E A Schäfer’s Textbook of Physiology (1900), var han fuldt ud klar over alt, hvad der var sket tidligere. Denne odyssé gav ham den omhyggeligt refererede, encyklopædiske viden om eksperimentel neurofysiologi, som forberedte jorden for hans egen idiosynkratiske integrationsevne.5 The Integrative Action of the Nervous System gav først og fremmest et sæt begreber, hvormed nervesystemet kunne forstås.2

Sherrington fokuserede på rygmarvens “enkle” nervøse arrangement for at illustrere de udførlige netværk i hjernebarken. Som Homers spøgelse hviskede til Patrick Kavanagh, der skrev ‘Epic’ om sogne-rivalisering i 1949,

Jeg lavede Iliaden ud fra sådan

En lokal strid. Guder skaber deres egen betydning.