JOHN CAREW ECCLES

V roce 1962 se o Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu podělili tři neurofyziologové – Australan John Carew Eccles a Britové Alan Lloyd Hodgkin a Andrew Fielding Huxley.

JOHN CAREW ECCLES

(1903–1997)

John Carew Eccles se narodil 27. ledna 1903 v Northcote na okraji Melbourne v australském státě Victoria. Otec William i matka Mary rozená Carewová, oba učitelé, byli dětmi z anglicko-irských manželství. John studoval čtyři roky na Warrnambool High School a rok na Melbourne High School, kde získal stipendium na Melbournskou univerzitu a tam v roce 1920 zvolil medicínu. V Newman College mu Darwinův „Původ druhů“ otevřel cestu k literatuře o myšlení, vědomí a mozku a k rozhodnutí věnovat se neurovědě. Nad knihou oxfordského profesora Charlese Scotta Sherringtona „The Integrative Action of the Nervous System“ si umínil stát se žákem zakladatele buněčné neurofyziologie.

V únoru 1925 dosáhl bakalářského stupně lékařství a chirurgie s vyznamenáním, po půlroční praxi v nemocnici sv. Vincenta vyplul koncem srpna 1925 z Melbourne a počátkem října dorazil do Oxfordu, aby v Magdalen College, zajištěn Rhodesovým stipendiem, s vyznamenáním vystudoval fyziologii a biochemii a získal Welchovo stipendium. Na podzim 1927 nastoupil v Exeter College jako „junior research fellow“ a zahájil doktorské studium u Sherringtona. V roce 1928 se oženil s Irene Frances Millerovou, budoucí matkou jejich pěti dcer a čtyř synů. S Creedem zkoumal útlum ve hřbetní míše, s Granitem zkřížené extenzorové reflexy, s Denny-Brownem a Liddellem účinky elektrického dráždění kůry mozečku na míšní reflexy u kočky. S profesorem objevil dvojí druh motorických vláken v periferních nervech (Numbers and Contraction Values of Individual Motor Units Examined in Some Muscles of the Limb. Proc R Soc Lond B 1930; 106: 326–357, se Sherringtonem) a zkoumal časový průběh centrálního vybuzení a útlumu u flexorových reflexů (Studies on the Flexor Reflex. I.–V. Proc R Soc Lond B 1931; 107: 511–605, VI. ibid. 1931; 109: 91–113, se Sherringtonem). Pak prokázal, že obrovská nervová vlákna dešťovky vedou akční potenciály v obou směrech (Impulses in the Giant Nerve Fibres of Earthworms. J Physiol 1932; 77: 23P, s Granitem a Youngem), přispěl do monografie z oxfordských prací posledních let (Reflex Activity of the Spinal Cord. London 1932, s Creedem, Denny-Brownem, Liddellem a Sherringtonem) a radoval se z Sherringtonova podílu na Nobelově ceně. Sledoval Loewiho a Daleovy pokusy podporující hypotézu chemického přenosu vzruchů v synapsích, jemu se však na chemickou difuzi zdál příliš rychlý. Sám ke studiu zvolil horní krční sympatické ganglion. Razil pojem rychlé „detonátorové“ odpovědi gangliových buněk přímým působením presynaptických vzruchů (Synaptic and Neuro-Muscular Transmission. Ergebn Physiol 1936; 38: 339–444). V roce 1934 v Oxfordu zakotvil jako „tutorial fellow“ na Magdalen College, po Sherringtonově odchodu v roce 1935 ho však nové poměry v ústavu i Evropě přiměly ucházet se o místo ředitele Kanematsu Memorial Institute of Pathology v Sydneyské nemocnici. Uspěl a v srpnu 1937 přibyl s rodinou do australské metropole.

Zabýval se tu elektrofyziologickou analýzou kočičí a žabí nervosvalové ploténky. V roce 1938 zaznamenal ploténkové potenciály z povrchu proužků kosterního svalu. Acetylcholin jako nervosvalový mediátor odmítal, trval na detonátorové teorii (Responses Which Nerve Impulses Evoke in Mammalian Striated Muscle. J Physiol 1939; 97: 44–102, s O’Connorem). On a posily z Evropy Bernard Katz a Stephen Kuffler pak zkoumali chemické vlivy na nervosvalový přenos (Nature of the „Endplate Potential“‘ in Curarized Muscle. J Neurophysiol 1941; 4: 362–387, s Katzem a Kufflerem). Výzkum přenosu v ganglion stellatum kočky svědčil pro jeho představu dvojí rychlosti excitace v gangliích s acetylcholinem prostředkujícím jen tu pomalou (Synaptic Potentials and Transmission in Sympathetic Ganglion. J Physiol 1943; 101: 465–483). Ve válečných letech 1941–1943 plnil armádní objednávky výzkumu problémů letců (Experimental Photoretinitis. Med J Aust 1943; 1: 339–342, s Flynnem). V roce 1943 se nemocniční rada chystala zvýšit budovu ústavu o dvě patra pro jiný účel, opomenutý Eccles v říjnu rezignoval a přijal profesuru fyziologie na Otažské univerzitě v Dunedinu na novozélandském Jižním Ostrově.

Dorazil tam s rodinou v lednu 1944. Na jediné lékařské fakultě Nového Zélandu odpovídal jako profesor fyziologie i za výuku biochemie. Laboratoř budoval při plné výukové zátěži téměř rok, než mohl zahájit výzkum. V květnu 1945 se setkal s filozofem Karlem Raimundem Popperem, Vídeňákem působícím od roku 1937 v Canterbury University College ve městě Christchurch, a pozval ho do Dunedinu k týdennímu přednášení o filozofii vědy. Naslouchal Popperovým slovům, že vědecká hypotéza má mít nejen jasnou formulaci, ale i experimentální ověřitelnost, a že lépe než důkazy na její podporu potvrdí hypotézu nezdar úsilí o její vyvrácení (falzifikaci). Dosud v indukci věřící Eccles se pro metodu vyvracení nadchl: Když formuloval hypotézu elektrického přenosu v centrálních a gangliových synapsích i v nervosvalovém spojení, navrhl hned fyziologické a farmakologické testy (An Electrical Hypothesis of Synaptic and Neuromuscular Transmission. Nature 1945; 156: 680–682) a na kočičích míšních motoneuronech je také sám prováděl (Electrical Investigation of the Monosynaptic Pathway through the Spinal Cord. J Neurophysiol 1947; 10: 251–274, s Brooksem). Formuloval elektrickou hypotézu centrálního útlumu míšních reflexů vzruchy z antagonistických svalů (An Electrical Hypothesis of Central Inhibition. Nature 1947; 159, 760–764, s Brooksem), podle níž útlumová dráha zahrnuje krátkoaxonový interneuron, tzv. Golgiho buňku (Synaptic Potentials of Inhibited Motoneurones. J Neurophysiol 1948; 11, 417–430, s Brooksem a Malcolmem). Přezkoumal a opravil svou elektrickou hypotézu synaptického vybuzení a útlumu v páteřní míše (A Review and Restatement of the Electrical Hypothesis of Synaptic Excitatory and Inhibitory Action. Archs Sci Physiol 1949; 3: 567–584). Účinky inhibitorů acetylcholinesterázy na ploténkový potenciál žabího svalu (Action of Anti--Cholinesterases on Endplate Potential of Frog Muscle. J Neurophysiol 1949; 12: 59–80, s Macfarlanem) ho přesvědčily, že nervosvalový přenos je chemický pochod prostředkovaný acetylcholinem. Platnost elektrické hypotézy omezil na monosynaptické vybuzení a přímý útlum v míše a nad použitelností u přenosu v gangliích váhal. V červnu 1951 zavedl do míšních motoneuronů kočky in vivo skleněné mikroelektrody naplněné roztokem soli a intracelulárně měřil akční potenciály (Action Potentials of Motoneurones with Intracellular Electrodes. Proc Univ Otago Med School 1951; 29: 14–15, s Brockem a Coombsem). V srpnu 1951 tak zachytil membránové hyperpolarizace s průběhem podobným přímému útlumu a opačnou polaritou vůči hypotéze Golgiho buňky (The Recording of Potentials from Motoneurones with an Intracellular Electrode. J Physiol 1952; 117: 431–460, s Brockem a Coombsem). V lednu a únoru 1952 měl v Magdalen College osm přednášek, vyšly jako monografie (The Neurophysiological Basis of Mind: The Principles of Neurophysiology. Oxford 1953). Na konci února 1952 navštívil v eastbournském sanatoriu Sherringtona a po jeho smrti 4. března se vrátil do Dunedinu, kde se však cítil tak spoután výukou, že přijal nabídku místa přednosty ústavu fyziologie v John Curtin School of Medical Research Australské národní univerzity v hlavním městě Canberra a v září 1952 se tam s rodinou přestěhoval.

S dcerou Rosamond Ecclesovou, Coombsem (který ho následoval z Dunedinu), Fattem a dalšími zahájil výzkum v rozestavěné budově fyziologického ústavu. Prokázal, že zvratná míšní útlumová dráha je disynaptická a zahrnuje interneurony zvané Renshawovy buňky (Cholinergic and Inhibitory Synapses in a Pathway from Motor-Axon Collaterals to Motoneurones. J Physiol 1954; 126: 524–562, spoluautoři Fatt a Koketsu). Prokázal, že acetylcholin je centrální mediátor (Pharmacological Investigations on a Central Synapse Operated by Acetylcholine. J Physiol 1956; 131: 154–169, s Ecclesovou a Fattem). V letech 1957–1961 byl předsedou Australské akademie věd, v roce 1958 byl pasován na rytíře, 10. prosince 1963 získal Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství rovným dílem s Brity Hodgkinem a Huxleyem „za své objevy iontových mechanismů navozujících vybuzení a útlum v periferní a centrální části buněčné membrány neuronů“. Laureáty představil Ragnar Granit. Den poté měl Eccles nobelovskou přednášku (The Ionic Mechanism of Postsynaptic Inhibition. Nobel Lectures: Physiology or Medicine 1963–1970. Amsterdam 1972; 261–283).

V následujících letech se soustředil na zkoumání mozečku. V plné tvůrčí síle se blížil věku 65 let, kdy musel jako přednosta v Canbeře skončit. Rád proto přijal nabídku místa ředitele Ústavu biomedicínského výzkumu v Chicagu. Manželka Irene ho tam už nenásledovala. Vybudoval laboratoř a pokračoval ve studiu mozečku (The Cerebellum as a Neuronal Machine. New York 1967, s Itoem a Szentágothaiem). Mezi spoluautory jeho publikací přibylo jméno české neurofyzioložky Heleny Táboříkové (Patterns of Climbing Fibre Input to the Cerebellar Anterior Lobe. Brain Res 1967; 5: 425–430, s Provinim, Stratou a Táboříkovou), kterou poznal v roce 1963 na sympoziu v její vlasti. Po rozvodu s Irene se hned v dubnu 1968 s českou kolegyní oženil.

Chicagská etapa vědecké kariéry pro něho zůstala nejkratší, nejneúspěšnější a nejnešťastnější: Nevalné vyhlídky na podporu výzkumu a vztahy mezi kolegy ho přiměly využít v roce 1968 pozvání, aby jako „distinguished professor“ fyziologie a biofyziky zřídil na Státní newyorské univerzitě v Buffalu výzkumnou jednotku v odlehlém provizoriu, ale s nejlepším vybavením, jaké kdy měl. S 20 kolegy z 11 zemí včetně své ženy tu významně posunul poznání činnosti mozečku a přidružených struktur; 25. srpna 1968 vystoupil na Mezinárodním fyziologickém kongresu ve Washingtonu s rozhořčeným protestem proti vpádu sovětských vojsk do Československa. Žádal přijetí odsuzující deklarace, jeho požadavek však američtí kolegové z ohledů na 46 přítomných Rusů a bez ohledu na 49 přítomných Čechoslováků nepodpořili. Obohatil program sympozia ke stému výročí Purkyňovy smrti (The Cell: Its Physiological Properties and Performance. In: Kruta V. (ed.) Jan Evangelista Purkyně, 1787–1869. Centenary Symposium, Prague 1969. Brno 1971; 151–165). Zkoumal hippokampový útlum a prokázal, že barbituráty prodlužují útlumové postsynaptické potenciály (Prolongation of Hippocampal Inhibitory Postsynaptic Potentials by Barbiturates. Nature 1975; 258: 625–627, s Nicollem a kol.), studoval vliv prostupnosti pro anionty na hippocampové útlumové postsynaptické potenciály (The Anionic Permeability of the Inhibitory Postsynaptic Membrane of Hippocampal Pyramidal Cells. Proc R Soc Lond B 1977; 198: 345–361, s Allenem a kol.). V sedmdesátých letech 20. století řešil s Popperem problém vztahu mysli a těla. V září 1974 byli hosty Rockefellerovy nadace ve Villa Serbelloni na břehu Lago di Como a záznam svých rozhovorů publikovali (The Self and Its Brain. An Argument for Interactionism. Berlin, New York 1977, s Popperem): Popper řadí k velkým pokrokům lidstva sebeuvědomění a vědomí o smrti a rozlišuje „svět 1“ fyzikálních zákonů, „svět 2“ subjektivních zkušeností a reálný nehmotný „svět 3“, načež se Eccles zabývá účastí neuronálního aparátu v projevech sebeuvědomělé mysli, která interpretuje a kontroluje nervové děje skrze interakci „světa 1“ a „světa 2“.

Jako „distinguished professor emeritus“ opustil v roce 1975 Buffalo i laboratorní výzkum a uchýlil se na odpočinek do vsi Contra u švýcarského Locarna, aby tu ve společnosti své ženy (nyní Lady Heleny) přemýšlel a psal. Rozlišil dva druhy postsynaptického působení přenašečů: přímé „ionotropní“ ovládáním iontových propustí v membráně a nepřímé „metabotropní“ prostřednictvím nitrobuněčných metabolických reakcí (Ionotropic and Metabotropic Synaptic Transmission. Trends Neurosci 1979; 2: 39–40, s McGeerem). Shluky dendritů kortikálních pyramidových buněk (dendrony) určil za místo interakce mozku a sebeuvědomělé mysli, působící spojením příslušného dendronu s jednotkou duševní zkušenosti (psychonem, zvyšujícím pravděpodobnost uvolnění mediátoru v excitačních dendritických synapsích) v interakci odpovídající zákonům kvantové fyziky (Quantum Aspects of Brain Activity and the Role of Consciousness. Proc Natn Acad Sci USA 1992; 89: 11357–11361, s Beckem). V roce 1993 byl vyznamenán Zlatou medailí Univerzity Karlovy v Praze a při přednášce na 3. lékařské fakultě vyložil představu střetu ducha s biologickými pochody v neuronech jako probabilistický proces rozhodování o uvolnění určitého množství molekul mediátoru ze synaptických váčků. V průvodním dopisu ke své poslední knize (How the Self Controls Its Brain. Berlin, New York 1994) napsal, že jejím nejdůležitějším programem je vrátit duchovnímu já dohled nad mozkem. Neúnavnou ruku zastavilo zhoršení zdravotního stavu v roce 1994. John Eccles zemřel 2. května 1997 v locarnské nemocnici La Caritą a 3. května byl pochován na hřbitově v Contře.

MUDr. Pavel Čech

Kabinet dějin lékařství 3. LF UK

Ruská 87, 100 00 Praha 10

e-mail: pavel.cech@lf3.cuni.cz