Теперь, после растирания, активируется другой тип сенсоров, которые определяют давление на кожу и называются механорецепторами. Сигнал о растирании немедленно передается по гораздо более толстым нервам, называемым А-волокнами, которые также сходятся в спинном мозге перед тем, как направиться в головной. Очень важный момент: Уолл и Мелзак предположили, что и С-волокна, и А-волокна также соприкасаются кое с чем в спинном мозге – с небольшим соединительным нервом, или интернейроном, который, как угрюмый пограничник, может поставить штамп в ваш паспорт и махнуть: «Проходите!» – или закрыть ворота перед вашими мечтами о путешествии. Путешественник – это, конечно, боль и сигналы, передаваемые С- и А-волокнами, которые имеют совершенно разные последствия для поездки. С-волокна походят на действующие визы, которые открывают ворота для беспрепятственного следования. А-волокна, напротив, заставляют пограничника относиться к боли как к хиппи-безбилетнику. Спинномозговые ворота захлопываются – и проход воспрещен. Потирание локтя, согласно теории спинномозговых ворот, закрывает дверь для боли еще до того, как она достигнет мозга.
Мозг, вероятно, тоже может участвовать в этом пропускном механизме. Изучая солдат с торчащими наружу кишками, опьяненных мыслью уйти с войны, или детей, которых отвлекают, чтобы они успокоились, Уолл и Мелзак предложили гипотезу нисходящего механизма, с помощью которого волокна, идущие от головного мозга, также могут закрывать ворота для боли. Теория до сих пор звучит довольно правдоподобно, но реальное соединение нервов в спинном мозге так и не было найдено. Считалось, что оно находится в полупрозрачном желеобразном кусочке, называемом желатинозной субстанцией. Эта загадочная материя содержится в сером веществе спинного мозга, похожем на рога лося и так и называемом.
Когда Клиффорд Вульф устроился в лабораторию к Уоллу, ему было дано поручение обнаружить эти соединительные нервы в рогах спинного мозга. Он должен был выяснить, как на самом деле работает воротная теория боли.
Главное здание Университетского колледжа Лондона представляет собой неоклассический монолит эпохи Регентства с 10-колонным портиком, увенчанным фронтоном, который мог бы сойти за Пантеон в Риме. В здании находится художественный музей Калифорнийского университета. Прогуляйтесь по его залам, расцвеченным подсолнухами, и вы найдете множество отсылок на связь между искусством и анатомией: от картин с обнаженными телами до классических греческих бюстов и множества натурных рисунков, которые на протяжении почти двух веков создавались студентами расположенной неподалеку Школы изобразительного искусства Слейда. Если направиться от музея на юг, то примерно через 100 метров вы попадете в анатомический корпус, фасад которого также выполнен в классическом стиле Возрождения. Здесь на фронтоне изображен переплетенный со змеей жезл Асклепия – символ медицины и врачевания. Анатомия изучается, напоминает он, не только ради искусства, но и для того, чтобы помочь человеку. В этом здании на заре 1980-х годов, когда по окрестным улицам ходили панки в тартановых костюмах и с петушиными космами, решительный Клиффорд Вульф собирал оборудование на лабораторном столе, занимаясь подготовкой к экспериментам со спинномозговыми воротами. Объектом исследования стала мышь. Вульф начал с того, что привел животное в бесчувственное состояние, аккуратно удалив верхнюю часть мозга под общим наркозом, после чего наркоз можно было гуманно прекратить. В таком состоянии мышь могла прожить несколько недель. Затем Вульф обнажил мышиный спинной мозг и обнаружил сенсорные (дорсальные) рога, после чего отметил их красителем из корня хрена. Теперь ученый мог визуализировать мельчайшие нейроны, находящиеся внутри, и вставлял крошечные электроды для регистрации их активности. Однако сложность этой задачи вскоре стала очевидной. Вульф обнаружил множество нейронов, которые, в отличие от похожих друг на друга панков, стремились заявить о своей индивидуальности. «Каждая клетка была уникальна, – вспоминает Вульф. – Я опубликовал работу, в которой было, не помню сколько, 20 или 30 клеток. Они были не похожи друг на друга. Можно было бы рассказать о каждой из них, о том, как они потенциально могут усиливать или ослаблять боль. Но на самом деле в то время у нас не было возможности препарировать спинной мозг. И это меня очень огорчало».
Вскоре Вульф решил покончить со своей задачей, которая при тогдашнем инструментарии была невыполнимой – сродни изолированию каждого провода в телефонном кабеле, чтобы выяснить, кто с кем разговаривает. Но он еще не закончил. Ученный задавался вопросом: есть ли другой способ выяснить, что делают все эти хитрые нейроны, не вмешиваясь в их работу напрямую? Его идея заключалась в том, чтобы работать в обратном направлении.
Подумайте, что бы вы сделали, если бы маленький ребенок подошел слишком близко к огню. Как любой родитель или человек, заботящийся о самых маленьких членах общества, вы бы, скорее всего, очень занервничали. И это правильно, но, даже если случится беда, не все потеряно, ведь организм обладает удивительно эффективной встроенной системой безопасности. Если малыш поднесет руку слишком близко к огню, то при повышении температуры кожи он резко ее отдернет, причем, как правило, до того, как произойдет неприятный ожог. И эта система практически безошибочна, поскольку ребенку даже не нужно знать, что боль означает предстоящий очень неприятный ожог. Это всего лишь рефлекс, который идет от болевого нерва руки к дорсальным рогам спинного мозга и обратно к двигательным нейронам, управляющим мышцами руки. Никакого мышления не требуется – мозг задействован лишь в последующем осознании произошедшего. Поэтому отдергивание конечности – верный признак присутствия болевого раздражителя. Почему бы, подумал Вульф, не использовать это для изучения боли?
Идея прижилась, и Вульф сосредоточился на анатомии лабораторной мыши, переместившись ниже, к задним лапам животного. Если точнее, к пальцам задних лап. Ущипните палец на ноге или опустите его в горячую воду, и он быстро и ловко сожмется. Это называется сгибательным рефлексом отведения, и, подобно малышу, играющему с огнем, исходящая часть цепи завершается двигательным нейроном.
«Я решил отвлечься от спинного мозга и посмотреть на двигательные нейроны, поскольку мы точно знаем, что они делают. Когда нейрон подает сигнал, он заставляет мышцу сокращаться», – рассказывает Вульф.
Из спинного мозга человека выходят тысячи двигательных нейронов. [29] Вначале они собираются в большие, похожие на кабель нервы, а затем идут к мышце и погружаются в нее. План Вульфа заключался в том, чтобы вычленить отдельные двигательные нейроны, питающие лапу мыши, а затем щипать и ошпаривать кожу лапы, чтобы наметить участки, где болевой раздражитель может вызвать срабатывание нейрона и сокращение мышцы. Участок расположения каждого нейрона называется рецептивным полем. Итак, Вульф начал методичную картографию нейронов задних конечностей, и все начиналось грандиозно: каждый двигательный нейрон подавал сигнал в ответ на стимуляцию конкретного участка кожи. Затем все стало странным, ведь речь идет о мышах с удаленным мозгом, подвешенных на лабораторном столе.
Некоторые из двигательных нейронов срабатывали только тогда, когда ожог или щипок приходился на крошечный участок – часто всего лишь на один палец задней лапы мыши. Другие нейроны были менее привередливы. Некоторые срабатывали при стимуляции практически любой части лапы, часто всего лишь легким движением маленькой кисточки – болевой стимул не требовался вообще. Это открытие просто не соответствовало тому, как должна работать боль. «Я просто не мог понять, почему это происходит, ведь рефлекс отвода активируется под действием раздражителя. Он не активируется легким прикосновением, а также имеет большую анатомическую локализацию – вы отстраняетесь от места стимуляции, а не от всего тела. Значит, что-то было очень странным», – вспоминает Вульф.
Действительно, если бы люди были оснащены такими сумасшедшими нейронами, на которые наткнулся Вульф, можно было бы ожидать, что дети в детском саду будут бояться пораниться кисточкой или отдернут ногу, если какой-то непослушный дошкольник ущипнет их за бедро.
Все это не отвечает великой гуманитарной функции боли – защите организма от физической опасности.
Шли месяцы, Вульф продолжал свои скрупулезные записи. Британия завершала Фолклендскую войну, а премьер-министр Тэтчер обменивалась колкостями с Артуром Скаргиллом, профсоюзным деятелем, возглавившим злополучную забастовку угольщиков Великобритании в середине 1980-х годов. Однажды Вульфа что-то озарило, и он пережил момент, который он называет «ага!». «Я вдруг понял, что все двигательные нейроны с большими рецептивными полями и низким порогом активации безобидными стимулами регистрировались в конце дня. А те, которые имели крошечные рецепторные поля и требовали сильных раздражителей, регистрировались в начале дня».
Как может время суток повлиять на то, какую боль и на какой площади нужно причинить, чтобы двигательный нейрон сработал? Вот тут-то и проявляются дедуктивные способности великих ученых. Неприхотливые двигательные нейроны с триггерной реакцией на прикосновение к любой точке ноги – это не недавно открытая категория клеток, а скорее созданная таким образом.
Вульфу за 60, он носит темные очки в роговой оправе и рубашку с открытым вырезом, демонстрирует миру чисто выбритое лицо и кожу головы, говорит с легким южноафриканским акцентом в мягком, размеренном регистре. Однако даже по прошествии почти 40 лет волнительность этого момента очевидна, и, когда он описывает, что произошло, его тон переходит от терпеливого и профессорского к оживленному и, в общем, гордому. «Тот момент „ага!“ наступил, когда я понял, что в ходе эксперимента меняю спинной мозг», – говорит Вульф.
Что мог сделать Вульф, чтобы изменить природу самой нервной системы? Он просто причинял боль. Каждый день Вульф мог выделить и зарегистрировать 15–20 двигательных нейронов, и с каждым из них он проделывал одну и ту же процедуру: обжигал или щипал участки, расположенные на пальцах, задней лапе и голени мыши. В течение дня лапа животного травмировалась и воспалялась, а стимул, необходимый для запуска рефлекса отмены, становился слабее, распространялся на соседние зоны. Ключ к механизму, по мнению Вульфа, заключался в пучке новых чувствительных нервов в спинном мозге, а эти перестроенные нервы, чувствующие боль, в свою очередь, создавали пучок двигательных нейронов, готовых к действию.