КИЇВСЬКА НАУКОВА ШКОЛА В ГАЛУЗІ ЕЛЕКТРОФІЗІОЛОГІЇ: СТАНОВЛЕННЯ І РОЗВИТОК (кінець ХІХ — середина ХХ століття)

Українські вчені зробили вагомий внесок у розвиток електрофізіології, зокрема в розроблення її ключових положень — походження і природи електричних потенціалів живих клітин та зв’язку цих потенціалів з процесами збудження і гальмування в нервових і м’язових клітинах [9, с. 12]. Значна кількість досліджень з даних питань була зроблена вченими Київського університету імені св. Володимира (нині національний університет ім. Т.Г. Шевченка).

Електрофізіологічні дослідження в Київському університеті св. Володимира були розпочаті на кафедрі фізіології здорової людини медичного факультету. В 1884-1908 рр. завідувачем кафедри був обраний Сергій Іванович Чир'єв. [7, с. 33]

Будучи учнем І.М. Сєченова, вчений значну увагу приділяв дослідженню фізіології нервової системи, а особливо електрофізіології нервів і м'язів. С.І. Чир'єв значно розширив фізіологічну лабораторію, поповнив її устаткування новими приладами, переважно для електрофізіологічних досліджень. Також для фізіологічних досліджень С.І. Чир'євим була створена досить складна установка — капілярний електрометр (за Ліпманом), з фотографічною реєстрацією показників. За допомогою цієї установки вчений проводив дослідження електрорушійних властивостей мозку, скелетних м'язів і серця. Результати цих досліджень С. І. Чир'єв опублікував в статтях: "Електрорушійні властивості нервів і м'язів" (1901), "Електрорушійні властивості мозку і серця" (1904) [2, с. 108].

С.І. Чир'єв, який присвятив багато своїх досліджень електричним явищам у тваринних тканинах додержувався щодо цього оригінальної точки зору, а саме: він вважав, що струми дії і нервів, і м'язів є результатом не негативних електричних потенціалів, як це відбувається в дійсності і як це вважають усі з часу Дюбуа Реймона, а результатом зміни опору цих тканин при їх діяльності. Вчений стверджував, що струми дії виникають тільки в пошкоджених нервах і м’язах [3, с. 30].

В 1910 р. за рекомендацією С.І. Чир’єва на посаду завідуючого кафедрою фізіології був обраний Василь Юрійович Чаговець — основоположник іонної теорії збудження. На той час В.Ю. Чаговець вже отримав світове визнання як електрофізіолог, якого недарма тоді називали російським Гельмгольцем [2, с. 112].

В Київському університеті св. Володимира В.Ю. Чаговець продовжив започатковані С.І. Чир'євим наукові дослідження з вивчення природи електрорушійних сил живих тканин та впливу електричного струму на рефлекторну діяльність центральної нервової системи. Роботу на кафедрі фізіології В.Ю. Чаговець розпочав з її переобладнання. У фізіологічній лабораторії кафедри велась велика конструкторська робота зі створення нових приладів. Вченому вдалось для цих цілей виклопотати велику суму — 20 000 крб. За ці кошти було придбано за кордоном струнний гальванометр, кімограф, електричні вимірювальні апарати, оптичні прилади. В.Ю. Чаговець організував при кафедральній лабораторії віварій, збудував операційну і клініку для піддослідних тварин [5, с. 58].

Експериментальні дослідження під керівництвом В.Ю. Чаговця проводилися в широкому діапазоні, що стало характерною рисою київської університетської фізіологічної школи. Успішно розвивались дослідження в галузі електрофізіології, фізіології травлення і кровообігу. Незабаром фізіологічна лабораторія В.Ю. Чаговця посіла одне із провідних місць серед фізіологічних лабораторій Росії [8, с. 86].

З електрофізіологічних досліджень, проведених в лабораторії В.Ю. Чаговця, слід відзначити праці з вивчення подразнювальної дії розрядів конденсаторів, електропотенціалів конусоподібних м'язів, електротонічних потенціалів нервів, залежності між тривалістю електричного струму і його подразнювальною дією [3, с. 32].

Особливу увагу В.Ю. Чаговець приділяв дослідженню електричних потенціалів слизової оболонки шлунка. Для цього вченим був використаний наступний метод: до гальванометра було приєднано два відвідних електроди, один з них знаходився в середині шлунку, а інший — на поверхні шкіри живота. При цьому було зареєстровано значний струм і встановлено, що слизова оболонка шлунку має негативний потенціал по відношенню до м’язового шару. Під час виділення залозами шлункового соку після прийому їжі струм зменшується і набуває протилежного напряму. На думку В.Ю. Чаговця цей струм обумовлений секреторною діяльністю шлункових залоз. Зміни цього струму вчений сфотографував у вигляді кривої, яка дістала назву електрогастрограми [5, с. 59].

Окрім В.Ю. Чаговця, дослідженням електричних потенціалів слизової шлунка займалися його співробітники А.І. Венчиков, Є.С. Стальненко, Є.А. Столярська, Л.Л. Гіждеу. В.Ю. Чаговець не тільки створив теорію електрогастрограми, а й прагнув запровадити електрогастрографічні дослідження в клініці при обстеженні хворих [3, с. 32].

Водночас велику увагу В.Ю. Чаговця привертає до себе і центральна нервова система. У 1912 р. вчений опублікував експериментальне дослідження, присвячене впливу переривчастого електричного струму на центральну нервову систему. У тому ж році його співробітник Е. Майдель опублікував працю про стомлення нервових центрів. У 1913 р. другий його співробітник, В. Правдич-Немінський провів дослідження електричних струмів, що виробляються головним мозком при його діяльності [1, с. 43].

В.В. Правдич-Немінським розробив і вперше застосував метод об’єктивної графічної реєстрації електричних реакцій кори великих півкуль головного мозку ссавців. Електричні процеси реєструвались з допомогою струнного гальванометра на рухомому фотопапері у вигляді ряду хвиль і зубців різного розміру і послідовності. До цього його попередниками дані явища спостерігались лиш візуально (дзеркальний гальванометр) чи за допомогою телефону. Отримані графічні зображення В.В. Правдич-Немінський назвав “електроцереброграмою”. Пізніше зарубіжними дослідниками даний термін було замінено на електроенцефалограму [6, с. 8].

В.В. Правдич-Немінський виявив, що у електроцереброграмі можна виділити коливання щонайменше п'яти типів, а також детально дослідив закономірності впливу на електрокортикограму наркозу і порушення кровообігу. Вчений доказав фізіологічну природу реєстрованих електричних коливань (на противагу поширеній на той час фізичній гіпотезі, пов'язаній з пульсацією судин).

Пізніше більша частина результатів В.В. Правдича-Немінського була підтверджена Гансом Бергером на людині, а ритми, позначені Правдичем-Немінським римськими цифрами, Бергер позначив грецькими літерами. Слід відмітити, що В. В. Правдич-Немінський вперше зареєстрував електричну активність мозку не через трепанаційний отвір, а з поверхні головного мозку, тобто отримав першу електроенцефалограму у сучасному розумінні. Це дозволило використовувати даний метод запису біострумів мозку не тільки на тваринах, але і у людини [7, с. 33].

В 1920-1933 рр. в Україні відбулося складне реформування вищої школи. На початку 20-х років ХХ ст. медичний факультет Київського університету був реорганізований в перший Київський медичний інститут. Завідувачем кафедри нормальної фізіології був В.Ю. Чаговець, який продовжив свою експериментальну діяльність з електрофізіології. В 1935 р. вчений відмовився від посади завідуючого кафедрою і залишився професором кафедри, а з 1936 р. він завідував кафедрою фізіології 2-го Київського медичного інституту [5, с. 53].

В 1935 році за пропозицією академіка В.Ю. Чаговця завідуючим кафедрою фізіології людини 1-го Медичного інституту став Данило Семенович Воронцов. Після переїзду до Києва Д.С. Воронцов продовжив розпочаті в Казані дослідження фізіологічних властивостей нервових закінчень в скелетних м’язах, зокрема його увагу привернуло явище песимуму, відкрите М.Є. Введенським. На основі проведених експериментальних досліджень Д.С. Воронцов створює оригінальну концепцію про механізм песимального гальмування [2, с. 134].

Упродовж 1937-1939 рр. Д.С. Воронцов займався оволодінням осцилографічною методикою. До цієї справи були залучені аспіранти і механік фізіологічної лабораторії. За два роки власними силами були збудовані катодний осцилограф, підсилювач постійного струму до нього і за допомогою цього приладу досліджені струми дії скелетних м'язів жаби. Це дослідження було перерване Великою Вітчизняною війною, під час якої була зруйнована вся фізіологічна лабораторія, а разом з нею і осцилографічна установка [3, с. 32].

У 1945 р. Д.С. Воронцов був одним із ініціаторів створення науково-дослідного Інституту фізіології тварин при Київському державному університеті ім. Т.Г. Шевченка. З 1945 по 1956 роки Д.С. Воронцов завідував відділом загальної фізіології інституту і одночасно працював професором кафедри фізіології тварин і людини. Упродовж цих років Д.С. Воронцов віддає всю свою енергію і величезний досвід справі вихованню молодих фізіологів та розвитку фізіологічної науки в університеті. Під його керівництвом відділ загальної фізіології став одним із провідних центрів електрофізіології не тільки в Україні, але і в усьому Радянському Союзі. Виконані в ньому науково-дослідні праці стали відомі також далеко за межами України [4, с. 5].

Під керівництвом Д. С. Воронцова розпочинали працювати видатні фізіологи Платон Григорович Костюк і Володимир Іванович Скок. Роботи цих вчених пов'язані з першим використанням внутрішньоклітинних електродів. Електрофізіологічні методи широко використовувалися у науковій роботі Інституту фізіології: при вивченні ролі центральних структур у регуляції травлення (П.Г. Богач, В.Д. Сокур), механізмів поведінки тварин (А.І. Ємченко, П.Д. Харченко, Г.М. Чайченко, М.Ю. Макарчук, І.Г. Зима), біофізики м'язових і секреторних клітин (П.Г. Богач, Ф.В. Бурдига, 3.Д. Скрипнюк) [7, с. 34].

Таким чином, вчені Київського університету імені Т.Г. Шевченка зробили вагомий внесок у розвиток електрофізіології. Їх дослідження і відкриття сприяли становленню електрогастрографії та електроенцефалографії. Значну увагу вчені приділяли дослідженню впливу електричного струму на рефлекторну діяльність нервової системи, вивченню електричних потенціалів слизової оболонки шлунка, дослідженню електричної активності мозку, визначенню фізіологічних властивостей нервових закінчень в скелетних м’язах. Слід також відмітити, що електрофізіологічна школа Київського університету імені Т.Г. Шевченка активно продовжує свою роботу і в наш час.

Література:

1. Воронцов Д.С. В.Ю. Чаговець — Основоположник сучасної електрофізіології / Д.С. Воронцов. — К.: Видавництво київського державного університету ім. Т.Г. Шевченка, 1957. – С. 43.

2. Воронцов Д.С. Нариси з історії фізіології на Україні / Воронцов Д.С, Нікітін В.М., Серков П.М. - К.: Вид-во АН УРСР, 1959. - С. 108, 112, 134.

3. Воронцов Д.С. Розвиток електрофізіології на Україні / Д.С. Воронцов// Фізіологічний журнал академії наук Української РСР. – 1957. – Т. 3. - №5. – С. 32.

4. Даниил Семёневич Воронцов (К семидесятилетию со дня рождения) // Физиологический сборник Киевского государственного университета им. Т.Г. Шевченка. – 1957. – №10. – С. 5.

5. Клименко Л.О. Чаговець Василь Юрійович — засновник електрофізіологічних досліджень в Україні / Л.О. Клименко // Питання історії науки і техніки. – 2012. - № 3 (23). – С. 53, 58-59.

6. Правдич-Неминский Владимир Владимирович. Электроцеребрография, электромиография и значение ионов амония в жизненных процесах организма [Избр. труды. Вступит. статья: «Владимир Владимирович Правдич-Неминский» с. 5-16 К.М. Быкова]. Л.: Медгиз, Ленингр. отд-ние, 1958. – С. 8.

7. Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології :Тези доп. VI Міжнар. наук, конф., присвяченої 170-річчю кафедри фізіології людини і тварин та 100-річчю школи електрофізіології Київського університету, Україна, Київ, 9-11 жовтня 2012 р. - К. : Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет", 2012. – С. 10, 33-34.

8. Физиологические науки в СССР: становление, развитие, перспективы [Н.А. Агаджанян, Ю.П. Голиков, Т.И. Грекова и др. Редкол.: Н.П. Бехтерева (отв. ред.) и др. Предисл. Н.П. Бехтеревой; АН СССР, От-ние физиологии] — Л.: Наука Ленингр. отд-ние, 1988. – С. 86.

9. Чайченко Г.М. Фізіологія людини і тварин : Підручник / Г.М. Чайченко, В.О. Цибенко, В.Д. Сокур; За ред. В.О. Цибенка. – К.: Вища шк., 2003. – С. 12.

Науковий керівник:

доктор історичних наук, Коцур Надія Іванівна