PMC

Száz évvel ezelőtt Charles Scott Sherrington (1857-1952), a Liverpooli Egyetem Holt fiziológia professzora a Yale Egyetemen 1904-ben tartott Silliman-előadásainak témájául “Az idegrendszer integratív működése” címet választotta; két év telt el, mire megjelentek.1 Az évente megrendezett előadássorozat egy hivatásos vegyész, Benjamin Silliman (1779-1864) előtt tisztelgett, aki ásványtanból és geológiából tartott előadásokat, és a természettudományok iránti széleskörű érdeklődéséért díszdoktori címet kapott. Az előadások bevezették az integráció fogalmát a tudományos neurológiába. Sherrington rámutatott, hogy a reflexeknek célvezéreltnek kell lenniük, és hogy “a reflex célja ugyanolyan legitim és sürgető tárgyként szolgál a természetvizsgálat számára, mint a rovar vagy a virág színeződésének célja”. Munkája és hangsúlya a gerincvelői reflexekre irányult, mert felismerte, hogy a gerincvelő az emlősök idegrendszerének legegyszerűbb részét adja, és mégis példákat mutat az összes szinaptikus funkcióra.

Az információ – ismerte fel – az idegsejtek között érintkezés útján terjed, amire 1897-ben bevezette a szinapszis kifejezést, amikor Michael Foster felkérte, hogy dolgozza át az idegrendszerről szóló fejezeteket a Textbook of Physiology hetedik kiadásához. Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) “egy csapásra megoldotta azt a nagy kérdést, hogy az idegáramoknak az agyban és a gerincvelőben való mozgása során milyen irányban haladnak”, és kimutatta, hogy az egyirányú. A reflexívben, a gerincvelői reflexek “kapcsolási rajzában” az afferens (érzékszervi) és efferens (motoros) elemek a szürkeállományban lévő központokban a neuronok közötti szinaptikus kapcsolatok révén kapcsolódtak egymáshoz.

Sherrington azokra a mechanizmusokra összpontosított, amelyek révén a különböző bemenetek által indított gerjesztő és gátló folyamatok kölcsönhatásba lépnek, hogy a motoneuronok egy csoportjának kimenetét különböző célokra osztályozzák. A gerinces állatokban izometrikus izompreparátumokkal végzett klasszikus kísérleteinek központi kérdése a gerjesztés és a gátlás közötti kölcsönhatásra vonatkozott. Különösen lenyűgözőnek találta, hogy a térdnyújtó izom reflexes összehúzódását a decerebrata preparátumban érzékszervi ingerléssel azonnal és drámaian le lehetett szakítani. Kimutatták, hogy az ingerlés és a gátlás ellentétes jellegű, fokozatos állapotok, amelyek képesek az ellentétek (plusz és mínusz jelek) algebrai összegzésének látszatára, amikor ugyanazon a neuronmembránon ütköznek, és ez a jóslat igaznak bizonyult, amikor a Ling és Gerrard által feltalált intracelluláris mikroelektródát a gerinc motoneuronjaiba helyezték. Kimutatták, hogy a megfelelő reflexek által kiváltott szinaptikus gerjesztés és gátlás ellentétes változásokat idéz elő a sejt membránpotenciáljában, a gerjesztés depolarizálja, a gátlás repolarizálja vagy hiperpolarizálja azt. Ma már tudjuk, hogy az ionpermeabilitás változásai magyarázzák ezeket a szinaptikus hatás által előidézett elektromos változásokat, amelyekről Sherrington biztos volt abban, hogy inkább elektromos, mint kémiai természetűek – amint azt Otto Loewi (1873-1961) és Henry Dale (1875-1968), akik 1936-ban megosztva kapták a Nobel-díjat, bebizonyították.

A gerincvelői reflex Sherrington szavai szerint egy nagyon elemi “viselkedési elem”, de elemi kellett, hogy legyen, hogy lehetővé tegye a részletes vizsgálatot, és hogy inspirálja a későbbi elemzést, amely a szinaptikus hatás megértéséhez vezetett. A nyújtási reflex lehet, hogy “kényelmes fikció”, de ez és a gerincvelői reflexek szolgáltatták azt a platformot, amelyről megvizsgálhattuk, hogyan szerveződnek fokozatosan a motoros mechanizmusok, hogyan működnek együtt a különböző agykérgi, agykérgi alatti, kisagyi és gerincvelői központok a mozgás elindításában és irányításában, hogyan működtetik a reflexeket az érzékszervi receptorok, és hogyan használják a magasabb központok a régi és új neuronális programokat.

Az “idegműködés fiziológiai és pszichikai jeleit” áttekintve Sherrington úgy érvelt, hogy “a fiziológia és a pszichológia, ahelyett, hogy tanulmányaikat, ahogyan egyesek most javasolják, a jelenleginél szigorúbban elkülönítve folytatnák egymástól, hasznosnak fogja találni, ha mindegyikük a másik által elért eredményekre az eddig megszokottnál is nagyobb figyelmet fordít”. Egy előszóban, amikor a könyvet 1947-ben “a szöveg mindenféle változtatása nélkül” újranyomták, a szerző visszatért ahhoz a felismeréshez, hogy “a fizikai-pszichikai kapcsolat biológiai funkciója fokozza a szervezetnek azt a képességét, hogy rendelkezzen cselekedeteivel”, megjegyezve, hogy “mindkettő csak a kettő közötti hasznos kapcsolat révén éri el célját. És ez a kapcsolat lehet a végső és legfőbb integráció, amely kiteljesíti az egyént. De az a probléma, hogy miként valósul meg ez a kapcsolat, továbbra is megoldatlan; ott marad, ahol Arisztotelész több mint 2000 évvel ezelőtt a De anima című művében hagyta”. A párbaj folytatódik. Sherrington nekrológja a British Medical Journal 1952. márciusi számában éleslátóan megjegyezte, hogy A The Integrative Action of the Nervous System mindenekelőtt olyan fogalmakat adott, amelyekkel az idegrendszert meg lehetett érteni2. E D Adrian (1889-1977) kifejtette:

“… ő a tudósok filozófusa, mert ő maga is továbbfejlesztette a természeti ismereteket szakavatott megfigyeléssel és kísérletezéssel, 50 év fáradhatatlan laboratóriumi munkájával, és mert felfedezéseinek saját értelmezése a biológus szemléletének új kiterjesztését adta. Az élettanosok ezt elég jól tudják. Azok számára, akiknek meg kellett küzdeniük az agyról és a köldökzsinórról szóló részletes anyag tömegével, Sherrington Az idegrendszer integratív működése rendet teremt a káoszból; eleinte nehéz olvasmány, mert minden mondat tele van jelentéssel, némelyik elég közvetlen, de némelyik a tágabb táj félig megformált képei felé nyúlik. Bár 1906-ban jelent meg, ma is ugyanolyan üdítő, mint akkoriban. Nem szorult átdolgozásra, de Sherrington kísérleti munkája még 30 évig nagy lendülettel folyt, kitöltve a hézagokat és megerősítve a kereteket….’2

Bátorító, hogy Adrian, a Cambridge-i Egyetem fiziológiaprofesszora, aki 1932-ben Sherringtonnal megosztva kapta a Nobel-díjat, eleinte nehéznek találta az olvasást, mert legtöbbünknek későbbi olvasmányokat kellett hozzátennie, hogy átverekedje magát a szerző metafizikus költőket idéző, bonyolult prózastílusán. Sherrington soha nem veszítette el ezt a kidolgozott stílust, bár az 1932-ben R S Creeddel, D Denny-Brownnal, J C Eccles-szel és E G T Liddell-lel közösen írt “kis piros könyv” (1. doboz) kedvezően felhígította azt.

A Queen Square-i neurológus F M R Walshe (1885-1973) a klinikai neurológia inspiráló hatását vélte felfedezni:

‘… Van ebben valami egyedülállóan találó, hiszen Sherrington maga is egy klinikai neurológustól, Hughlings Jacksontól kapott nem kevés inspirációt. Éppen azt a mondatot, hogy “Az integráció lépést tart a differenciálódással”, amelyet Sherringtonhoz kötünk, és amelyet klasszikus művének, Az idegrendszer integratív működése című művének címében implikálva találunk, Jacksontól vette át, és a neurológiai orvoslásnak túláradó mértékben adta vissza azt az ajándékot, amelyet annak legkiválóbb képviselőjétől kapott.’2

De maga Sherrington szerint Nobel-előadásában3 a “gátlás mint koordinatív tényező” jelensége volt az, ami lenyűgözte és eléggé elcsábította ahhoz, hogy megpróbálja megfejteni rejtélyeit:

“Azt, hogy egy izom idegének irritációjára összehúzódik, már régóta ismerte az élettan, amikor a XIX. században találtak egy olyan ideget, amelynek irritációja megakadályozta az izom összehúzódását. Ez a megfigyelés egy ideig túlságosan furcsának tűnt ahhoz, hogy elhiggyük…

A gátlás szerepe a központi idegrendszer működésében egyre kiterjedtebbnek és egyre alapvetőbbnek bizonyult, ahogy a kísérlet előrehaladt a vizsgálatában… Koordinatív tényezőként betöltött szerepe magában foglalja és messze túlmutat rajta. A központi idegrendszer működésében a gátlás ugyanolyan mindenütt jelenlévőnek és gyakorinak tűnik, mint maga az ingerlés. Úgy tűnik, hogy a gerincvelő és az agy működésének egész mennyiségi osztályozása a két központi folyamat, az “ingerlés” és a “gátlás” kölcsönös kölcsönhatásán alapul, az egyik nem kevésbé fontos, mint a másik… Az ingerlés és a gátlás már az ingerület kezdetétől fogva jelen van, és egymásnak feszülnek. A központi körülmények egyszer az egyiknek, máskor a másiknak kedvezhetnek.’3

És előadását a klinikai jelentőségre való utalással zárta (mintha, nagyon modern módon, kutatási ösztöndíjra pályázna):

“A gátlás és az ingerület keveredése mint koordinációs mechanizmus így módot ad a figyelemre méltó “kompenzációk” megértésére, amelyek idővel, sőt gyorsan helyreállítják a központi idegrendszeri elváltozások által károsított izmok erőkifejtési képességét. Ugyanennek a dolognak többféle módját biztosítja az idegrendszer természetes felépítése. Úgy tűnik, hogy egy adott kombinációhoz tartozó eszközöknek ez a luxusa kínálja a módját egy aktus helyreállításának, miután annak károsodása vagy elvesztése több formája valamelyikében bekövetkezett. “3

Az Integratív cselekvésről azt mondták, hogy “megmutatta, hogyan építette fel Sherrington megfigyeléseinek gondos elemzésével” a konstruktív hipotéziseket, és hogyan alakította azokat fokozatosan a ma már elismert élettani elvekké.4 De ahogy egyik tanárom, Donald Henry Barron (1905-1993) sok évvel ezelőtt rámutatott, bár az Integrative Actionben nem írtak le új kísérleteket, minden oldalról kiderült, hogy szerzője milyen alaposan ismerte a korábbi évszázadokban éleselméjű megfigyelők által végzett kísérletek gazdagságát. A gerincvelőről, az agykéreg alatti agyrészekről, a bőrérzékelésről és az izomérzékelésről szóló fejezetek megírása E A Schäfer’s Textbook of Physiology (1900) számára teljesen tudatában volt mindannak, ami korábban történt. Ez az odüsszeia adta meg neki a kísérleti neurofiziológia gondosan hivatkozott, enciklopédikus ismereteit, amelyek előkészítették a terepet sajátos integrációs képességéhez.5 Az idegrendszer integratív működése mindenekelőtt egy olyan fogalomkészletet adott, amellyel az idegrendszert meg lehetett érteni.2

Sherrington a gerincvelő “egyszerű” idegi elrendeződésére összpontosított, hogy az agykéreg bonyolult hálózatait szemléltesse. Ahogy Homérosz szelleme suttogta Patrick Kavanagh-nak, aki 1949-ben az “Epic”-et írta a plébániai rivalizálásról,

Egy ilyen

helyi veszekedésből csináltam az Iliászt. Az istenek megteremtik a saját jelentőségüket.