И это при том, что первым анатомические структуры под названиями «гипоталамус» и «гипофиз» в своих работах упомянул еще древнеримский врач Гален Пергамский во II веке нашей эры [35].
Что ученые знали о гипоталамо-гипофизарной системе к началу XX века
Первым гипоталамус и гипофиз описал римлянин Гален. Он считал, что комплекс «гипоталамус – гипофиз» образует воронку, которая отводит излишек слизи из третьего желудочка мозга в носоглотку: то есть, по мнению Галена, люди сморкаются жидкостью из мозга. Поскольку вскрывать трупы было строго запрещено, это мнение доминировало в науке больше полутора тысяч лет.
В 1315 году итальянский анатом Мондино Луцци возобновил давно позабытую традицию вскрытия мертвых тел. Впервые за долгие годы он получил возможность увидеть мозг своими глазами. Возможно, именно это натолкнуло его на яркую новаторскую идею. В трактате Anathomia Луцци предположил, что третий желудочек, гипоталамус и гипофиз могут объединять различные функции организма, в том числе психические, эмоциональные и поведенческие реакции.
Как мы сегодня знаем, Луцци был не так уж далек от истины. Однако его идеи не пользовалась популярностью вплоть до конца XVII века. Даже пионер нейроанатомии Томас Уиллис [36], автор трактата о мозге Cerebri Anatome 1664 года, все еще писал, что гипофиз фильтрует выделения из мозга прямиком в нос.
Первую по-настоящему серьезную попытку [37] разобраться с функциями гипоталамуса и гипофиза предпринял немецкий анатом Конрад Шнайдер. В 1655 году он вступил в спор с Галеном, указав, что выделения из носа происходят из слизистой оболочки, а вовсе не из гипофиза. Неопровержимо доказал утверждение Шнайдера Ричард Лоуэр из Оксфорда. Для этого ему пришлось провести своеобразный эксперимент.
Лоуэр проделал отверстие в черепе теленка и ввел в кровеносные сосуды, отходящие от гипофиза, немного молока. Оно обнаружилось в яремных венах, но во рту и в носу не было ни капли. Когда он повторил опыт с чернилами, произошло то же самое. Опыт оказался настолько убедительным, что от галеновских идей, переживших 15 столетий, отказались всего за два десятка лет.
Правда, после этого яркого эксперимента о гипоталамусе и гипофизе снова позабыли: в XVIII веке их никто не изучал. Исследователи XIX века тоже ограничились тем, что уточнили анатомические границы гипоталамуса и гипофиза и описали строение сосудистой сети, снабжающей их кровью.
Первые достоверные изображения гипоталамуса, гипофиза и снабжающих их кровью вен появились в XVI веке – их можно найти в первом настоящем анатомическом атласе De humani corporis fabrica легендарного анатома Андреаса Везалия.
Возможно, что иллюстрациями Везалия вдохновлялся итальянский художник Микеланджело Буонарроти. На эту мысль исследователей творчества Буонарроти натолкнула деталь фрески «Сотворение Адама». Бог, дарующий Адаму способность к духовной жизни, изображен на фоне тени, форма которой напоминает срез головного мозга. Если присмотреться, на этом срезе можно различить силуэты гипоталамуса и гипофиза.
Зачем нужны эти участки мозга и как именно они работают, никто даже не догадывался.
Так могут ли нейроны создавать гормоны?
Ответ на этот вопрос искали многие ученые, и все они внесли в исследования важный вклад. Но ключевую роль сыграли трое исследователей, которым пришлось работать в очень непростое время: сначала в нацистской Германии, а потом – в чужой стране. В наши дни их история читается почти как детектив.
Эрнст Шаррер: загадочные гранулы в нейронах гипоталамуса
В 1927 году молодой исследователь из Мюнхенского университета Эрнст Шаррер (1905–1965) набирал материал для своей докторской диссертации. Рассматривая под световым микроскопом нервные клетки гипоталамуса рыбы (европейского гольяна), молодой человек обратил внимание, что некоторые нейроны отличались от соседних [38]. В цитоплазме необычных нервных клеток можно было различить гранулы, тогда как в других нейронах их не было.
В 1928 году Шаррер опубликовал статью, в которой предположил, что в гранулах необычных нейронов гипоталамуса – он назвал их нервно-эндокринными клетками – на самом деле находятся гормоны. Другими словами, он выдвинул гипотезу о том, что нервные клетки могут выполнять еще и эндокринную функцию. А еще ему принадлежит идея, что нервно-эндокринные клетки могут иметь отношение к секреции гормонов гипофиза.
Сегодня мы знаем, что молодой ученый был прав и в том и в другом. Но для начала XX века это было весьма радикальное предположение. В то время в науке безраздельно царило убеждение, что между нервной и эндокринной функциями не может быть ничего общего. Самые авторитетные ученые были уверены, что нервная функция – чисто электрическое явление [39]. И это логично, ведь о существовании химических нейромедиаторов, при помощи которых нейроны обмениваются информацией, никто пока даже не подозревал.
Тем не менее немецкий «Журнал сравнительной физиологии» статью все-таки напечатал. Но всем, и в первую очередь молодому автору, было ясно, что гипотеза, еще и такая дерзкая, нуждается в серьезной проверке и весомых доказательствах.
Берта и Эрнст Шарреры: похоже, что нейроны все же могут создавать гормоны
Эрнст Шаррер работал над диссертацией в лаборатории будущего нобелевского лауреата Карла фон Фриша, который специализировался на биологии поведения пчел. Там же работала над докторской диссертацией талантливая девушка Берта Фогель (1906–1995). Молодые люди очень сблизились и полюбили друг друга.
Если бы речь шла о современном университете, в такой истории любви не было бы ничего удивительного. Но в 1920-е годы немецким девушкам было очень сложно пробиться в престижное высшее учебное заведение, а о серьезной карьере ученого они, как правило, даже не помышляли. Но Берта обожала биологию, отличалась недюжинной силой воли, твердо хотела стать ученой-биологом – и у нее получилось. Сначала она окончила Мюнхенский университет, а затем защитила диссертацию и в 1930 году получила докторскую степень.
После нескольких лет скитаний и неоплачиваемых стажировок в немецких исследовательских центрах Эрнста Шаррера назначили директором Института исследований мозга при Франкфуртском университете. Молодые исследователи решили пожениться. До самой смерти Эрнста, который утонул в 1965 году, они были дружной командой – как в исследованиях, так и в личной жизни. Берта поступила в тот же самый институт, где работал ее муж, но из-за строгих требований
