În urmă cu o sută de ani, Charles Scott Sherrington (1857-1952), profesor de fiziologie la Universitatea din Liverpool, a ales ca temă pentru prelegerile Silliman din 1904 de la Universitatea Yale „Acțiunea integrativă a sistemului nervos”; au trecut doi ani până când acestea au fost publicate.1 Seria anuală de conferințe onora un chimist de profesie, Benjamin Silliman (1779-1864), care preda cursuri de mineralogie și geologie și care, pentru interesul său larg pentru istoria naturală, primise titlul onorific de doctor în medicină. Prelegerile au introdus termenul de integrare în neurologia științifică. Sherrington a subliniat faptul că reflexele trebuiau să fie orientate spre un scop și că „scopul unui reflex servește ca obiect legitim și urgent pentru o cercetare naturală, la fel ca scopul colorării unei insecte sau a unei flori”. Munca sa și accentul său au fost puse pe reflexele spinale, deoarece a recunoscut că măduva spinării oferă cea mai simplă porțiune a sistemului nervos al mamiferelor și totuși prezintă exemple ale tuturor funcțiilor sale sinaptice.
Informația, și-a dat seama, este transmisă între celulele nervoase prin contact, fapt pentru care a introdus termenul de sinapsă în 1897, când Michael Foster l-a invitat să revizuiască capitolele despre sistemul nervos pentru cea de-a șaptea ediție a manualului său Textbook of Physiology. Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) „a rezolvat dintr-o lovitură marea problemă a direcției curenților nervoși în călătoria lor prin creier și măduva spinării”, demonstrând că aceasta era unidirecțională. În arcul reflex, „schema electrică” a reflexelor spinale, elementele aferente (senzoriale) și eferente (motorii) erau legate în centrele din materia cenușie prin contacte sinaptice între neuroni.
Sherrington s-a concentrat asupra mecanismelor prin care procesele excitatorii și inhibitorii, inițiate de intrări diferite, interacționează pentru a califica ieșirea unui grup de motoneuronii în scopuri diferite. Chestiunea centrală în experimentele clasice pe care le-a făcut cu preparate musculare izometrice la animale spinale se referea la interacțiunea dintre excitație și inhibiție. Faptul că contracția reflexă a mușchiului extensor al genunchiului în preparatul decerebrat putea fi întreruptă imediat și în mod dramatic de o stimulare senzorială i s-a părut deosebit de impresionant. S-a demonstrat că excitația și inhibiția sunt stări gradate de caracter opus, capabile de ceea ce părea a fi o însumare algebrică a contrariilor (semnele plus și minus) atunci când se ciocneau pe aceeași membrană neuronală, o profeție care s-a dovedit a fi adevărată atunci când microelectrodul intracelular inventat de Ling și Gerrard a fost introdus în motoneuronii spinali. S-a demonstrat că excitația și inhibiția sinaptică, așa cum sunt produse de reflexele corespunzătoare, provoacă modificări opuse ale potențialului de membrană al celulei, excitația o depolarizează, iar inhibiția o repolarizează sau o hiperpolarizează. Modificările permeabilității ionice sunt acum cunoscute pentru a explica aceste modificări electrice provocate de acțiunea sinaptică, despre care Sherrington era convins că sunt mai degrabă de natură electrică decât chimică – așa cum au dovedit Otto Loewi (1873-1961) și Henry Dale (1875-1968), care au împărțit Premiul Nobel în 1936.
Reflexul spinal, în cuvintele lui Sherrington, este un „element de comportament” foarte elementar, dar trebuia să fie elementar pentru a permite o examinare detaliată și pentru a inspira analiza ulterioară care a dus la înțelegerea sa a acțiunii sinaptice. Reflexul de întindere ar putea fi o „ficțiune convenabilă”, dar acesta și reflexele spinale similare au oferit platforma de la care să examineze modul în care mecanismele motorii sunt organizate progresiv, modul în care diferiții centri corticali, subcorticali, cerebeloși și spinali interacționează în inițierea și controlul mișcării, modul în care receptorii senzoriali operează reflexele și modul în care programele neuronale – vechi și noi – sunt utilizate de centrele superioare.
Revizând „semnele fiziologice și psihice ale activității nervoase”, Sherrington a argumentat că „fiziologia și psihologia, în loc să-și continue studiile, așa cum recomandă unii acum, mai strict separate una de alta decât în prezent, vor considera că este util ca fiecare să acorde rezultatelor obținute de cealaltă o atenție chiar mai mare decât s-a obișnuit până acum”. Într-o prefață, atunci când cartea a fost retipărită în 1947 „fără nici un fel de modificare a textului”, autorul revenea la constatarea că „funcția biologică a legăturii fizico-psihice sporește puterea organismului de a dispune de actele sale”, remarcând că „fiecare dintre cele două își atinge scopul doar datorită unui contact util între ele. Iar această legătură poate fi considerată ca fiind integrarea finală și supremă care îl completează pe individ. Dar problema modului în care se realizează această legătură rămâne nerezolvată; ea rămâne acolo unde a lăsat-o Aristotel acum mai bine de 2000 de ani în De Anima”. Duelul continuă. Necrologul lui Sherrington din British Medical Journal din martie 1952 a remarcat cu perspicacitate că The Integrative Action of the Nervous System a oferit înainte de toate un set de concepte prin care sistemul nervos poate fi înțeles.2 E D Adrian (1889-1977) a elaborat:
‘… el este filozoful omului de știință pentru că el însuși a făcut să avanseze cunoașterea naturală prin observație și experiment calificat, prin 50 de ani de muncă neobosită în laborator și pentru că propria sa interpretare a descoperirilor sale a dat o nouă extindere perspectivei biologului. Fiziologii vor ști destul de bine acest lucru. Pentru cei care au fost nevoiți să se lupte cu masa de material detaliat despre creier și măduva spinării, lucrarea lui Sherrington, Integrative Action of the Nervous System (Acțiunea integratoare a sistemului nervos), aduce ordine din haos; este o lectură dificilă la început, deoarece fiecare propoziție este încărcată de semnificații, unele dintre ele destul de directe, dar altele ajungând până la imagini pe jumătate formate ale unui peisaj mai larg. Deși a fost publicată în 1906, cartea este încă la fel de revigorantă ca atunci. Nu a avut nevoie de nici o revizuire, dar munca experimentală a lui Sherrington a continuat la mare presiune timp de încă 30 de ani, umplând lacunele și întărind cadrul….’2
Este îmbucurător să descoperim că Adrian, profesor de fiziologie la Universitatea din Cambridge, care a împărțit cu Sherrington Premiul Nobel în 1932, a găsit-o greu de citit la început, pentru că cei mai mulți dintre noi au fost nevoiți să adauge lecturi ulterioare pentru a se strădui să parcurgă stilul elaborat de proză al autorului, cu evocarea sa a poeților metafizici. Sherrington nu și-a pierdut niciodată stilul elaborat, deși acesta a fost diluat în mod favorabil de coautoratul cu R S Creed, D Denny-Brown, J C Eccles și E G T Liddell în „the little red book” în 1932 (Caseta 1).
Caseta 1 Celelalte cărți ale lui Sherrington
The Assaying of Brabantius and other Verse. Oxford University Press, 1925; mărită în 1940
Reflex Activity of the Spinal Cord (coautor). Clarendon Press, 1932
Man on His Nature. Cambridge University Press, 1940; ediția a 2-a 1951
Goethe despre natură și despre știință. Cambridge University Press, 1942
Încercarea lui Jean Fernel. Cambridge University Press, 1946
O bibliografie completă este prezentată în reeditarea din 19471
Neurologul F M R Walshe (1885-1973) din Queen Square credea că a detectat influența inspiratoare a neurologiei clinice:
‘… Este ceva deosebit de potrivit în această afirmație, pentru că de la un neurolog clinic, Hughlings Jackson, Sherrington însuși a primit nu puțină inspirație. Însăși fraza „Integrarea ține pasul cu diferențierea”, pe care o asociem cu Sherrington și pe care o găsim implicită în titlul lucrării sale clasice, The Integrative Action of the Nervous System (Acțiunea integrativă a sistemului nervos), el a preluat-o de la Jackson și a returnat medicinei neurologice într-o măsură debordantă darul pe care l-a primit de la cel mai distins exponent al ei.’2
Dar, conform spuselor lui Sherrington însuși în prelegerea sa Nobel3, fenomenul „inhibiției ca factor de coordonare” a fost cel care l-a fascinat și l-a atras suficient de mult pentru a încerca să-i deslușească misterele:
„Faptul că un mușchi la iritarea nervului său se contractă era deja de mult timp cunoscut fiziologiei, când în secolul al XIX-lea s-a descoperit un nerv care, atunci când era iritat, împiedica mușchiul său să se contracte. Această observație a părut pentru o vreme prea ciudată pentru a fi crezută…
Rolul inhibiției în funcționarea sistemului nervos central s-a dovedit a fi din ce în ce mai extins și din ce în ce mai fundamental pe măsură ce experimentul a avansat în examinarea lui… Rolul său ca factor de coordonare cuprinde și merge mult mai departe. În funcționarea mașinăriei sistemului nervos central, inhibiția pare la fel de omniprezentă și de frecventă ca și excitația însăși. Întreaga clasificare cantitativă a funcționării măduvei spinării și a creierului pare să se bazeze pe interacțiunile reciproce dintre cele două procese centrale „excitație” și „inhibiție”, unul nu mai puțin important decât celălalt… Excitarea și inhibiția sunt ambele prezente încă de la debutul stimulului și se opun una alteia. Circumstanțele centrale pot favoriza una la un moment dat, iar cealaltă în alt moment.’3
Și și-a încheiat prelegerea cu o referire la semnificația clinică (ca și cum, în mod foarte modern, ar fi solicitat o bursă de cercetare):
‘Amestecul de inhibiție și excitație ca mecanism de coordonare oferă astfel un mijloc de înțelegere a remarcabilelor „compensații” care restabilesc în timp, și chiar rapid, competența musculară pentru efort a unui act care a fost afectat de leziuni ale sistemului nervos central. Constituția naturală a sistemului nervos oferă mai multe modalități de a face același lucru. Acest lux de mijloace de compasare a unei combinații date pare să ofere mijloacele de restituire a unui act după afectarea sau pierderea acestuia într-una din cele mai multe forme ale sale. „3
Despre Acțiunea integratoare s-a spus că „a arătat cum, prin analiza atentă a observațiilor sale”, Sherrington a construit ipoteze constructive și le-a transformat treptat în ceea ce sunt acum principii fiziologice recunoscute4. Dar, așa cum mi-a atras atenția cu mulți ani în urmă unul dintre profesorii mei, Donald Henry Barron (1905-1993), deși în Acțiunea integratoare nu erau descrise experimente noi, fiecare pagină arăta cât de bine cunoștea autorul său bogăția de experimente realizate în secolele anterioare de observatori isteți. Scrierea capitolelor despre Măduva spinării, Părțile creierului de sub cortexul cerebral, Senzația cutanată și Simțul muscular pentru E A Schäfer’s Textbook of Physiology (1900) l-a făcut pe deplin conștient de tot ceea ce se întâmplase înainte. Această odisee i-a oferit cunoștințele enciclopedice, atent referențiate, ale neurofiziologiei experimentale care au pregătit terenul pentru propriile sale puteri idiosincratice de integrare.5 Acțiunea integratoare a sistemului nervos a oferit mai presus de toate un set de concepte prin care sistemul nervos putea fi înțeles.2
Sherrington s-a concentrat pe aranjamentul nervos „simplu” al măduvei spinării pentru a ilustra rețelele elaborate din cortexul cerebral. După cum i-a șoptit fantoma lui Homer lui Patrick Kavanagh, scriind „Epic” despre rivalitatea parohială în 1949,
Am făcut Iliada din așa
O ceartă locală. Zeii își fac propria importanță.
.