Квантово-везикулярная гипотеза. В 1950 г. Б. Кац и П. Фетт в ходе изучения электрической активности концевых пластинок мышечного волокна в нервно-мышечных соединениях лягушек обнаружили неизвестное ранее явление: даже в отсутствие какого-либо раздражения концевая пластинка мышечного волокна находилась не в состоянии покоя, а сохраняла слабые потенциалы (с амплитудой примерно 0,5 мВ), которые возникали случайным образом. Зарегистрировать их можно лишь в области постсинаптической мембраны двигательной концевой пластинки. По мере удаления от неё внутриклеточного регистрирующего электрода эти потенциалы становились всё слабее. Кац пришёл к выводу: возникновение каждого слабого потенциала концевой пластинки обусловлено одновременным действием большого количества молекул ацетилхолина, выделяющихся в виде кванта из окончаний эфферентного нервного волокна.

Исследования с помощью электронной микроскопии позволили учёным объяснить такую порционность выделения молекул нейромедиатора из нервного окончания. Нейромедиатор содержится в особых пузырьках – везикулах, имеющих конечный объём. В момент слияния везикулы с пресинаптической мембраной в синаптическую щель высвобождается порция (квант) медиатора. Высвободившийся нейромедиатор диффундирует к постсинаптической мембране, где активирует рецепторы, вызывая протекание электрического тока через постсинаптическую мембрану и изменение потенциала, что и смог зарегистрировать Кац.

В каждом таком кванте содержится примерно 7 тыс. молекул нейромедиатора. В синапсах количество квантов, высвобождаемых из нервного окончания в ответ на потенциал действия, – квантовый состав синаптического ответа – может значительно варьировать, однако количество молекул в каждом кванте (размер кванта) является постоянной величиной (с вариациями в пределах 10 %).

Результаты исследований позволили Кацу сформулировать основной постулат квантово-везикулярной гипотезы: потенциал концевой пластинки образуется в результате статистического суммирования отдельных квантов нейромедиатора, выделение которых соответствует спонтанно возникающим слабым потенциалам.

В 1970 г. за свои исследования Кац совместно с Дж. Аксельродом и У. фон Эйлером получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытия в области изучения нейромедиаторов и механизмов их сохранения, выделения и инактивации.