простую эмпирическую формулу, связывающую необходимые для стимуляции силу тока и продолжительность импульса:

i =  a/t  + b,

где i — сила тока, t — продолжительность импульса, a и b — некоторые константы[995].

В 1909 г. Луи Лапик переформулировал[996] результаты в знаменитую кривую силы — времени, носящую сегодня наименование кривой Хорвега — Вейса — Лапика и являющуюся одним из фундаментальных принципов нейронной стимуляции[997].

Рис. 79. Кривая Хорвега — Вейса — Лапика

(зависимость между силой тока и временем его действия)

Исследования и жизнь Лапика заслуживают подробного обзора.

Он родился в городе Эпинале в 1866 г. Его отец был ветеринарным врачом и поощрял страсть сына к естествознанию. После окончания местного колледжа юноша поступил на факультет естественных наук Парижского университета, который окончил в 1886 г., а затем продолжил обучение на медицинском факультете. То, что Лапик проявлял активный интерес к физике и химии, в те дни было весьма необычно для медицинских кругов. Поэтому знаменитый врач Жермен Се поручил ему организовать небольшую химическую лабораторию в больнице «Божий приют» [Hôtel Dieu, Отель-Дьё], где Лапик занялся исследованием циркуляции железа в организме позвоночных. Результаты исследований были представлены в диссертации на соискание степени доктора наук, успешно защищённой в 1897 г.

Экспериментальная работа молодого учёного в области химии и физиологии осуществлялась с перерывами на другие исследования. Например, как-то вдова сахарного магната мадам Лебоди, недовольная разгульным образом жизни своего сына Макса, решила отправить его в научную экспедицию на яхте «Семирамида» (Semiramis) с группой увлечённых молодых учёных, которые могли бы вдохновить сына на изменение образа жизни[998]. Несмотря на то что её сын так и не захотел[999] взойти на борт яхты, экспедиция всё же состоялась, и в путешествии 1893 г. Лапик по поручению Министерства общественного образования занимался изучением различных групп коренного населения островов Индийского океана. Спустя несколько лет он осуществил и вторую миссию в Индию от имени того же министерства в целях изучения дравидийского населения юга[1000].

Во времена печально известного дела Дрейфуса Лапик и его друзья становятся на сторону несправедливо осуждённого офицера и решительно выступают против шовинистических и антисемитских настроений в обществе[1001], [1002].

В 1899 г. Лапик стал доцентом в Сорбонне, а с 1902 г. занялся изучением физиологии нервной системы[1003].

Лабораторные исследования в области электрофизиологии начала XX в. весьма поучительны — в отсутствие сложного технического арсенала, доступного современной науке, учёные были вынуждены полагаться на собственную инженерную смекалку.

В своём первом исследовании[1004], [1005] 1907 г. Лапик представляет модель нерва, построенную на простой конденсаторной схеме, которую он сравнивает с данными, полученными при стимуляции нерва лягушки.

Поскольку отдельные нейроны было трудно выделить, Лапик стимулировал нервные волокна внеклеточно. Обычно он использовал седалищный нерв лягушки, который возбуждает мышцы ног.

В качестве стимула Лапик использовал короткий электрический импульс, который подавался через два электрода, разработанных и изготовленных специально для этой цели. В идеале в экспериментах по стимуляции можно было бы использовать импульсы тока, но подходящие источники тока создать было непросто. Вместо этого Лапик использовал источник напряжения — батарею. Регулировка напряжения осуществлялась при помощи делителя напряжения, представлявшего собой длинный провод с ползунком, похожий на современный потенциометр. Кроме того, чтобы обеспечить практически неизменную силу тока во время стимуляции, Лапик поместил в цепь последовательно с электродом мощный резистор.

Получить точные импульсы длительностью всего несколько миллисекунд тоже было непросто, изобретённый несколько ранее инструмент для этого был назван реотомом (rheotome, буквально «резак для тока»). Существовало множество оригинальных конструкций реотомов, например использующих маятники или вращающиеся диски. Лапик, вслед за Вейсом, использовал более экзотический, а именно баллистический реотом. Это устройство состояло из пистолета с капсюльным замком, пуля которого сначала разрывала первую перемычку, создавая ток в стимулирующей цепи, затем разрывала на своём пути вторую перемычку, прерывая контакт (Лапик жаловался на неприятный запах от выстрела; Вейс был лишён этого неудобства, так как использовал пневматическую винтовку, приводимую в действие баллоном с жидкой углекислотой[1006]). Изменяя расстояние между проводами, Лапик мог точно настраивать длительность импульса. Для каждого варианта его длительности учёный варьировал напряжение, чтобы определить величину, необходимую для достижения порога раздражения. Мы точно не знаем, как именно определялось достижение порога, но, по всей видимости, экспериментатор просто наблюдал, была ли стимуляция достаточной для того, чтобы заставить ногу лягушки двигаться.

Модель Лапика стала основой для будущих моделей клеточной мембраны нейрона.

Лапик начинает свою статью 1907 г. с утверждения, что нервные мембраны являются не чем иным, как поляризуемыми полупроницаемыми мембранами. Поляризуемые мембраны в первом приближении могут быть смоделированы при помощи конденсатора с утечкой. Лапик сравнивает полученные данные с предсказаниями модели, предложенной Вейсом, и показывает, что модель Вейса с постоянной (независимой от напряжения) утечкой предсказывает прямую линию на графике зависимости порога возбуждения от произведения напряжения на длительность импульса, в то время как расположение точек лучше описывается выпуклой кривой, соответствующей альтернативному уравнению, предложенному Лапиком.

Любопытно, что уравнение Лапика также не слишком точно описывает данные. Учёного это, однако, не смущает. Он пишет, что, разумеется, существует некоторая погрешность. Действительно, в этом нет ничего удивительного, учитывая, что нервный пучок стимулируется внеклеточно при помощи весьма примитивного оборудования.

Темой дальнейших исследований Лапика стала связь между параметрами мембраны и возбудимостью. В 1909 г. он вводит в оборот понятия «реобаза» и «хронаксия»: реобазой называют минимальную силу тока, вызывающую возбуждение мышечной либо нервной ткани при неограниченном времени воздействия, а хронаксией — минимальное время, требуемое для возбуждения мышечной либо нервной ткани постоянным электрическим током силой удвоенной реобазы. В формуле Вейса константа b представляет собой реобазу, а отношение a / b соответствует хронаксии. Концепция хронаксии иногда используется и в наши дни при разработке кардио- и миостимуляторов[1007].

Фактически хронаксия является выражением функциональной скорости исследуемой ткани: медленные мышцы и нервы характеризуются длинной хронаксией, а быстрые мышцы и нервы — короткой. Благодаря измерениям хронаксии удалось численно оценить эффекты разных воздействий на нервную систему (изменение температуры, приём различных лекарственных средств и т. п.), а измерение хронаксии двигательных нервов позволяет количественно оценивать развитие дегенеративных или регенеративных процессов в тканях, а также раскрыть особенности движения человеческого тела.

Работа 1907 г. привела Лапика к ряду теоретических рассуждений. Он постулировал, что активация цепочки нервных клеток зависит от последовательной электрической стимуляции каждой клетки импульсом (потенциалом действия[1008]) предыдущей.

Лапик предложил теорию нервных процессов, которая