Холден Хартлайн 1967

За год до этого Эдгар Д. Эдриан произвел первую регистрацию электрических импульсов отдельных нервных клеток. В 1927 г. Эдриан зафиксировал электрический импульс зрительного нерва (который в действительности не являлся самостоятельным, а представлял пучок из многих сотен отдельных нервных волокон морского угря). При изучении работы Эдриана Х., как он впоследствии сказал, «стремился к расширению этого исследования: использованию единого анализа рецепторов и нейронов зрительного анализатора». Чтобы приобрести прочную основу для дальнейшей научной работы по биофизике, Х. в течение двух лет изучал физику в школе Джонса Хопкинса, получая стипендию Национального исследовательского общества. Стипендия же Элдриджа Ривса Джонсона, предназначенная для субсидирования студентов, стажирующихся в зарубежных учебных заведениях, позволила ему обучаться в течение семестра в Лейпцигском университете у Вернера Гейзенберга и еще два семестра – в университете Мюнхена.
Возвратившись в США весной 1931 г., Х. получил место в Джонсоновском институте медицинской физики Пенсильванского университета в Филадельфии, где начал изучать электрические импульсы отдельных зрительных элементов. Его исследованиям, как сказал он позже, очень помог «удачный выбор экспериментального животного» – подковообразного краба. Зрительный анализатор этого краба состоит из пучков рецепторных клеток, расположенных в сложных фасеточных глазах, которые связаны с головным мозгом длинными зрительными нервами. Последние можно разделить на тонкие пучки, которые затем легко расщепляются дальше до одного сохраняющего активность волокна. Таким образом Х. и его коллеге К. Х. Грэхему удалось впервые зарегистрировать в 1923 г. активность единичных волокон зрительного нерва.
Как и в проведенных Эдрианом исследованиях других чувствительных и двигательных нервов, Х. также обнаружил в своих опытах, что информация, зарегистрированная зрительными рецепторами, передается в виде кода, представляющего собой набор однородных сигналов, каждый из которых отражает интенсивность воздействия света на генерирующий его зрительный рецептор. Интенсивность реакции рецепторов зависит от степени их освещенности. Как сказал впоследствии Х., «основной механизм рецептора носит регистрационный характер».
В 1938 г. Х. перешел к изучению более сложного зрительного анализатора позвоночных. Тщательно и осторожно выделяя отдельные волокна из зрительных нервов лягушек, он регистрировал их электрическую активность. «Результаты были неожиданными, – писал он. – Различные волокна зрительных нервов реагировали на свет по-разному». В отличие от волокон зрительного нерва подковообразного краба, реакция которых была строго одинаковой, одни волокна зрительного нерва лягушки отвечали только на уменьшение силы света, другие – на ее увеличение, а третьи – на наличие света или его отсутствие.
В Джонсоновском институте Х. познакомился с Рагнаром Гранитом, разработавшим метод регистрации активности отдельных клеток сетчатки. Особенно интересовала Гранита роль торможения. Исследования Х. показали, что отдельные ганглиозные клетки сетчатки, располагающиеся несколькими слоями над зрительными рецепторами и ответвляющие волокна в состав зрительного нерва, лучше реагируют на специфические комбинации возбуждения и торможения рецепторов, от которых они получают сигналы. «Очевидно, – заключил Х., – что подавляющее большинство сложнейших процессов происходит в тонком слое нервной ткани, образующей сетчатку».
В 1940...1941 гг. Х. работал адъюнкт-профессором физиологии в медицинском колледже Корнеллского университета в Нью-Йорке, а затем возвратился в Джонсоновский институт, где в течение последующих 8 лет продолжал свои исследования. Когда США вступили во вторую мировую войну, Х. получил задание заняться исследованиями ночного зрения у людей. В 1949 г. он становится руководителем отдела биофизики в Университете Джонса Хопкинса.
Опыты Х. показали, что зрительная информация, прежде чем попасть в головной мозг, предварительно обрабатывается в сетчатке; результаты его исследований предлагали, однако, несколько ключевых подходов к пониманию этого механизма. В начале 50-х гг. ему удалось усовершенствовать электрические методы регистрации ответных реакций отдельных зрительных рецепторов на свет. В этих исследованиях он не стал использовать зрительный анализатор лягушки и вернулся к подковообразному крабу, поскольку, как он объяснял впоследствии, «взаимосвязи в его сетчатке достаточно сложные и потому представляют интерес, но в то же время и достаточно простые для изучения».
Х. обнаружил, что реакция отдельной рецепторной клетки на свет в значительной мере зависит от степени освещенности соседних рецепторов. Если эти соседние рецепторы ярко освещены, возбуждение изучаемого рецептора тормозится. Поэтому диффузное освещение обычно вызывает слабую ответную зрительную реакцию, в то время как ответная реакция на линейное и угловое освещение оказывается более сильной. Все наблюдаемые Х. взаимоотношения нейронов в сетчатке являлись тормозящими; его исследования подтвердили, что «формирующееся влияние» торможения, которое, как показал Чарлз С. Шеррингтон, является ключевым в контролировании функционирования двигательных нервов, также играет главную роль при формировании зрительных ответных реакций. Х. заметил, что сетевой эффект зрительного торможения представляет собой усиление контраста, в котором «выраженные градиенты интенсивности в изображении на сетчатке – края и контуры – усиливаются». Дэвид Х. Хьюбел и Торстен Визел позднее показали, что зрительная информация, которая проводится к самым высоким уровням нервной системы позвоночных, включая головной мозг, осуществляет посредством тех же процессов усиления изображения, которые Х. обнаружил в зрительном анализаторе подковообразного краба. Основная часть электрофизиологических исследований сетчатки подковообразного краба была выполнена совместно с Флойдом Рэтлифом в Рокфеллеровском университете, где Х. был профессором с 1963 г. до ухода в отставку в 1974 г.
Х. разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1967 г. с Гранитом и Джорджем Уолдом за «открытие основных физиологических и химических зрительных процессов». При вручении премии Карл Густаф Бернхард из Каролинского института сказал, что публикации Х. «дали нам основное представление об импульсном кодировании в зрительных рецепторах и возможность познакомиться с общими принципами получения информации в нейрональных сетях, которые обеспечивают чувствительные функции». Бернхард отметил, что «в отношении зрения эти принципы жизненно важны для понимания механизмов восприятия яркости, формы и движения».
В 1936 г. Х. женился на Элизабет Краус, преподавателе сравнительной психологии в колледже Брин-Мауэр; у них было три сына, которые впоследствии стали учеными-биологами. Работы Х. всегда отличались четкостью замыслов. Любитель прогулок на свежем воздухе, Х. увлекался восхождениями в горы и полетами на спортивном самолете. В более поздние годы ему нравилось плавать под парусами в заливе недалеко от его летнего домика в Мэне или вместе с Рагнаром Гранитом в Балтийском море.
Умер Х. от сердечного приступа 17 марта 1983 г.
Многочисленные награды и премии Х. включали медаль Говарда Кросби Уоррена Американского общества психологов-экспериментаторов (1948) и премию Альберта А. Майкельсона Технологического института (1964). Он был удостоен почетных степеней Лафайет-колледжа, Университета Пенсильвании, Рокфеллеровского университета, Фрейбургского университета и Университета Джонса Хопкинса; он был членом Национальной академии наук, Американской ассоциации содействия развитию наук, Американского физиологического общества, Американского философского общества и Американской академии наук и искусств.
Список лауреатов
2016 – Ёсинори Осуми
2015 – Уильям Кэмпбелл | Сатоши Омура | Юю Ту
2014 – Джон О'Киф | Мэй-Бритт Мозер | Эдвард Мозер
2013 – Джеймс Ротман | Рэнди Шекман | Томас Зюдхоф
2012 – Синъя Яманака | Джон Гёрдон
2011 – Жюль Хоффман | Брюс Бойтлер | Ральф Стейнмен
2010 – Роберт Эдвардс
2009 – Элизабет Блэкбёрн | Кэрол Грейдер | Джек Шостак
2008 – Харальд цур Хаузен | Франсуаза Барре-Синусси | Люк Монтанье
2007 – Марио Капеччи | Мартин Эванс | Оливер Смитис
2006 – Эндрю Файер | Крейг Мелло
2005 – Барри Маршалл | Робин Уоррен
2004 – Ричард Эксел | Линда Бак
2003 – Пол Лотербур | Питер Мэнсфилд
2002 – Сидней Бреннер | Роберт Хорвиц | Джон Салстон
2001 – Леланд Хартвелл | Тимоти Хант | Пол Нерс
2000 – Арвид Карлссон | Пол Грингард | Эрик Кандел
1999 – Гюнтер Блобель
1998 – Роберт Ферчготт | Луис Игнарро | Ферид Мурад
1997 – Стенли Прузинер
1996 – Питер Доэрти | Рольф Цинкернагель
1995 – Эдвард Льюис | Кристиана Нюсляйн-Фольхард | Эрик Вишаус
1994 – Алфред Гилмэн | Мартин Родбелл
1993 – Ричард Робертс | Филлип Шарп
1992 – Эдмонд Фишер | Эдвин Кребс
1991 – Эрвин Неэр | Берт Сакманн
1990 – Джозеф Мюррей | Эдуард Томас
1989 – Джон Бишоп | Харолд Вармус
1988 – Джеймс Блэк | Гертруда Элайон | Джордж Хитчингс
1987 – Судзуми Тонегава
1986 – Стенли Коэн | Рита Леви-Монтальчини
1985 – Майкл Браун | Джозеф Голдштейн
1984 – Нильс Йерне | Георг Кёлер | Сезар Мильштейн
1983 – Барбара Мак-Клинток
1982 – Суне Бергстрём | Бенгт Самуэльсон | Джон Вейн
1981 – Роджер Сперри | Дэвид Хьюбел | Торстен Визел
1980 – Барух Бенасерраф | Жан Доссе | Джордж Снелл
1979 – Аллан Кормак | Годфри Хаунсфилд
1978 – Вернер Арбер | Дениэл Натанс | Хемилтон Смит
1977 – Роже Гиймен | Эндрю Шалли | Розалин Ялоу
1976 – Барух Бламберг | Карлтон Гайдузек
1975 – Дэвид Балтимор | Ренато Дульбекко | Хоуард Темин
1974 – Альбер Клод | Кристиан Де Дюв | Джордж Паладе
1973 – Карл Фриш | Конрад Лоренц | Николаас Тинберген
1972 – Джералд Эделмен | Родни Портер
1971 – Эрл Сазерленд
1970 – Бернард Кац | Ульф Эйлер | Джулиус Аксельрод
1969 – Макс Дельбрюк | Алфред Херши | Сальвадор Лурия
1968 – Роберт Холли | Хар Корана | Маршалл Ниренберг
1967 – Рагнар Гранит | Холден Хартлайн | Джордж Уолд
1966 – Пейтон Роус | Чарлз Хаггинс
1965 – Франсуа Жакоб | Андре Львов | Жак Моно
1964 – Конрад Блох | Феодор Линен
1963 – Джон Эклс | Алан Ходжкин | Эндрю Хаксли
1962 – Фрэнсис Крик | Джеймс Уотсон | Морис Уилкинс
1961 – Дьёрдь Бекеши
1960 – Фрэнк Бёрнет | Питер Медавар
1959 – Северо Очоа | Артур Корнберг
1958 – Джордж Бидл | Эдуард Тэйтум | Джошуа Ледерберг
1957 – Даниеле Бове
1956 – Андре Курнан | Вернер Форсман | Дикинсон Ричардс
1955 – Хуго Теорелль
1954 – Джон Эндерс | Томас Уэллер | Фредерик Роббинс
1953 – Ханс Кребс | Фриц Липман
1952 – Зельман Ваксман
1951 – Макс Тейлер
1950 – Эдуард Кендалл | Тадеуш Рейхштейн | Филип Хенч
1949 – Вальтер Гесс | Эгаш Муниш
1948 – Пауль Мюллер
1947 – Карл Кори | Герти Кори | Бернардо Усай
1946 – Герман Мёллер
1945 – Александер Флеминг | Эрнст Чейн | Ховард Флори
1944 – Джозеф Эрлангер | Герберт Гассер
1943 – Хенрик Дам | Эдуард Дойзи
1939 – Герхард Домагк
1938 – Корней Хейманс
1937 – Альберт Сент-Дьёрди
1936 – Генри Дейл | Отто Лёви
1935 – Ханс Шпеман
1934 – Джордж Уипл | Джордж Майнот | Уильям Мёрфи
1933 – Томас Морган
1932 – Чарлз Шеррингтон | Эдгар Эдриан
1931 – Отто Варбург
1930 – Карл Ландштейнер
1929 – Христиан Эйкман | Фредерик Хопкинс
1928 – Шарль Николь
1927 – Юлиус Вагнер-Яурегг
1926 – Йоханнес Фибигер
1924 – Виллем Эйнтховен
1923 – Фредерик Бантинг | Джон Маклеод
1922 – Арчибалд Хилл | Отто Мейергоф
1920 – Август Крог
1919 – Жюль Борде
1914 – Роберт Барани
1913 – Шарль Рише
1912 – Алексис Каррель
1911 – Альвар Гульстранд
1910 – Альбрехт Коссель
1909 – Эмиль Кохер
1908 – Илья Мечников | Пауль Эрлих
1907 – Альфонс Лаверан
1906 – Камилло Гольджи | Сантьяго Рамон-и-Кахаль
1905 – Роберт Кох
1904 – Иван Павлов
1903 – Нильс Финзен
1902 – Рональд Росс
1901 – Эмиль Беринг
2015 – Уильям Кэмпбелл | Сатоши Омура | Юю Ту
2014 – Джон О'Киф | Мэй-Бритт Мозер | Эдвард Мозер
2013 – Джеймс Ротман | Рэнди Шекман | Томас Зюдхоф
2012 – Синъя Яманака | Джон Гёрдон
2011 – Жюль Хоффман | Брюс Бойтлер | Ральф Стейнмен
2010 – Роберт Эдвардс
2009 – Элизабет Блэкбёрн | Кэрол Грейдер | Джек Шостак
2008 – Харальд цур Хаузен | Франсуаза Барре-Синусси | Люк Монтанье
2007 – Марио Капеччи | Мартин Эванс | Оливер Смитис
2006 – Эндрю Файер | Крейг Мелло
2005 – Барри Маршалл | Робин Уоррен
2004 – Ричард Эксел | Линда Бак
2003 – Пол Лотербур | Питер Мэнсфилд
2002 – Сидней Бреннер | Роберт Хорвиц | Джон Салстон
2001 – Леланд Хартвелл | Тимоти Хант | Пол Нерс
2000 – Арвид Карлссон | Пол Грингард | Эрик Кандел
1999 – Гюнтер Блобель
1998 – Роберт Ферчготт | Луис Игнарро | Ферид Мурад
1997 – Стенли Прузинер
1996 – Питер Доэрти | Рольф Цинкернагель
1995 – Эдвард Льюис | Кристиана Нюсляйн-Фольхард | Эрик Вишаус
1994 – Алфред Гилмэн | Мартин Родбелл
1993 – Ричард Робертс | Филлип Шарп
1992 – Эдмонд Фишер | Эдвин Кребс
1991 – Эрвин Неэр | Берт Сакманн
1990 – Джозеф Мюррей | Эдуард Томас
1989 – Джон Бишоп | Харолд Вармус
1988 – Джеймс Блэк | Гертруда Элайон | Джордж Хитчингс
1987 – Судзуми Тонегава
1986 – Стенли Коэн | Рита Леви-Монтальчини
1985 – Майкл Браун | Джозеф Голдштейн
1984 – Нильс Йерне | Георг Кёлер | Сезар Мильштейн
1983 – Барбара Мак-Клинток
1982 – Суне Бергстрём | Бенгт Самуэльсон | Джон Вейн
1981 – Роджер Сперри | Дэвид Хьюбел | Торстен Визел
1980 – Барух Бенасерраф | Жан Доссе | Джордж Снелл
1979 – Аллан Кормак | Годфри Хаунсфилд
1978 – Вернер Арбер | Дениэл Натанс | Хемилтон Смит
1977 – Роже Гиймен | Эндрю Шалли | Розалин Ялоу
1976 – Барух Бламберг | Карлтон Гайдузек
1975 – Дэвид Балтимор | Ренато Дульбекко | Хоуард Темин
1974 – Альбер Клод | Кристиан Де Дюв | Джордж Паладе
1973 – Карл Фриш | Конрад Лоренц | Николаас Тинберген
1972 – Джералд Эделмен | Родни Портер
1971 – Эрл Сазерленд
1970 – Бернард Кац | Ульф Эйлер | Джулиус Аксельрод
1969 – Макс Дельбрюк | Алфред Херши | Сальвадор Лурия
1968 – Роберт Холли | Хар Корана | Маршалл Ниренберг
1967 – Рагнар Гранит | Холден Хартлайн | Джордж Уолд
1966 – Пейтон Роус | Чарлз Хаггинс
1965 – Франсуа Жакоб | Андре Львов | Жак Моно
1964 – Конрад Блох | Феодор Линен
1963 – Джон Эклс | Алан Ходжкин | Эндрю Хаксли
1962 – Фрэнсис Крик | Джеймс Уотсон | Морис Уилкинс
1961 – Дьёрдь Бекеши
1960 – Фрэнк Бёрнет | Питер Медавар
1959 – Северо Очоа | Артур Корнберг
1958 – Джордж Бидл | Эдуард Тэйтум | Джошуа Ледерберг
1957 – Даниеле Бове
1956 – Андре Курнан | Вернер Форсман | Дикинсон Ричардс
1955 – Хуго Теорелль
1954 – Джон Эндерс | Томас Уэллер | Фредерик Роббинс
1953 – Ханс Кребс | Фриц Липман
1952 – Зельман Ваксман
1951 – Макс Тейлер
1950 – Эдуард Кендалл | Тадеуш Рейхштейн | Филип Хенч
1949 – Вальтер Гесс | Эгаш Муниш
1948 – Пауль Мюллер
1947 – Карл Кори | Герти Кори | Бернардо Усай
1946 – Герман Мёллер
1945 – Александер Флеминг | Эрнст Чейн | Ховард Флори
1944 – Джозеф Эрлангер | Герберт Гассер
1943 – Хенрик Дам | Эдуард Дойзи
1939 – Герхард Домагк
1938 – Корней Хейманс
1937 – Альберт Сент-Дьёрди
1936 – Генри Дейл | Отто Лёви
1935 – Ханс Шпеман
1934 – Джордж Уипл | Джордж Майнот | Уильям Мёрфи
1933 – Томас Морган
1932 – Чарлз Шеррингтон | Эдгар Эдриан
1931 – Отто Варбург
1930 – Карл Ландштейнер
1929 – Христиан Эйкман | Фредерик Хопкинс
1928 – Шарль Николь
1927 – Юлиус Вагнер-Яурегг
1926 – Йоханнес Фибигер
1924 – Виллем Эйнтховен
1923 – Фредерик Бантинг | Джон Маклеод
1922 – Арчибалд Хилл | Отто Мейергоф
1920 – Август Крог
1919 – Жюль Борде
1914 – Роберт Барани
1913 – Шарль Рише
1912 – Алексис Каррель
1911 – Альвар Гульстранд
1910 – Альбрехт Коссель
1909 – Эмиль Кохер
1908 – Илья Мечников | Пауль Эрлих
1907 – Альфонс Лаверан
1906 – Камилло Гольджи | Сантьяго Рамон-и-Кахаль
1905 – Роберт Кох
1904 – Иван Павлов
1903 – Нильс Финзен
1902 – Рональд Росс
1901 – Эмиль Беринг