ברנרד כץ
מחקריו

מחקרו חשף את התכונות הבסיסיות של הסינפסות, אותה צומת בקצות העצבים שדרכה אותות עצביים עוברים בין עצבים ומן העצב לתאים אחרים. בשנות החמישים הוא חקר את הביוכימיה והפעולה של אצטילכולין, המולקולה החוצה את הסינפסה שנמצאת בצומת העצב-שריר. כץ זכה בפרס נובל על הגילוי כי הפרשת מוליך עצבי בסינפסה היא בעלת כמות קבועה ומינימלית, וכן על מציאת מנגנון הפעולה של הפרשת מוליכים עצביים. מחקריו אלה היו המשכם של מחקריהם של הנרי דייל ושל אוטו לוי, שזכו על מחקריהם בפרס נובל לשנת 1936, והראו שההולכה העצבית בין עצבים לשרירים אינה ישירה, אלא מתווכת באמצעות מוליכים עצביים. מחקריו נגעו בכמה תחומים, עם הודג'קין הוא הבהיר את הבסיס היוני ליצירה של פוטנציאל פעולה, הוא חקר את הביופיזיקה של המנגנון והבהיר את המנגנונים של הפרשה של מוליכים עצביים.
במעבדתו של היל, חקר ברנרד כץ את הפעילות של עצבים עם עטיפה של מיאלין שמקורן בצפרדע באמצעות עירור חשמלי של התאים. הוא הראה שבעת גירוי חזק ותדיר של התאים יש עלייה בפעילות התאים למקסימום, אולם לאחר מכן יש ירידה בפעילותם. ירידה זו כונתה בהמשך תקופת אי-הענות (אֶתנָח) או התקופה הרפרקטורית (refractory phase), כמה מאות מילישניות בהם לא ניתן לעורר גירוי חדש. הוא בדק בהמשך מחקריו במעבדה זו את ההשפעה של מגנזיום על העברה סינפטית. הוא הראה שבאמצעות העלאה של מתח הממברנה, התא יוצר פוטנציאל פעולה, עדות ראשונה לכך שבעת הפעלה של השריר יש דה-פולריזציה בממברנת התא.
כץ חקר היבטים שונים של מנגנון הפעולה בו יש הולכה של אות בצד הפרה-סינפטי, הצד בו יש את הסינפסה ומעביר מידע לצד הפוסט-סינפטי בעצבים, מחקרים שבהמשך התבררו כרלוונטיים גם לנוירונים. כאשר אצטילכולין נקשר לצד הפוסט-סינפטי, הוא פותח תעלות יונים דרכה עוברים קטיונים שונים ובעיקר נתרן. זה גורם לשינוי בפוטנציאל החשמלי של קרום התא ולדה-פולריזציה בתא הפוסט-סינפטי. התהליך הוא רגיש מאוד ומשנה את פוטנציאל הממברנה אפילו בכמות קטנה של מוליך עצבי, ורישום בעזרת השיטה העיקרית באמצעותה הוא חקר, מיקרואלקטרופיזיולוגיה. הוא החדיר אלקטרודה מיקרוסקופית לתא, ובחן את השינוי בפוטנציאל התא. אחד הממצאים שהניעו את המחקר שלו היה הרעש שהיה תמיד במערכת, גם ללא הוספה של אצטילכולין, שהגיע בצורה של עליות בדידות וקבועות בפוטנציאל בתא המקבל. כך הוא פיתח יחד עם פאול פאט את ההשערה הקוואנטית (quantal hypothesis) שיש בתא הפרה-סינפטי הפרשה של כמות קבועה של מוליכים עצביים שיכולה להשתחרר רק בכפולות בודדות. השערה נוספת שפיתח היא קיומן של שלפוחיות סינפטיות, בהן מוחזקים המוליכים העצביים. שתי ההשערות שלו יחד הובילו אותו לחשוב שהשלפוחיות הסינפטיות מכילות כמות קבועה של מוליכים עצביים ושלאלה יש סיכוי מסוים להשתחרר גם באקראי. הוא הגיע למסקנה נוספת, שבעת שיש פוטנציאל פעולה בתא הפרה-סינפטי, יש עלייה בסיכוי להפרשה של השלפוחיות הסינפטיות הללו.
נוסף על מחקר זה, גילה את חשיבותו של יוני סידן בתהליך שחרור המוליכים העצביים מהתא הפרה-סינפטי. הוא הראה שהורדה של ריכוז הסידן בתמיסה, או הוספה של חומרים שיכולים להתחרות על אתר הקישור, כמו יוני מגנזיום ומנגן, יכולים לגרום לירידה ביכולת של התא הפרה-סינפטי להפריש את המוליכים העצביים. במחקריו עם הודג'קין, מצא שיש שינוי בחדירות הממברנה ליוני נתרן, סידן ואשלגן בזמן פוטנציאל הפעולה בצורה זמנית. בעזרת מחקרים תוך שימוש במיקרוסקופ אלקטרונים, הוא ושותפים נוספים למחקריו מצאו שיש בצד הפרה-סינפטי אתרים שמיועדים לאיחוי של הממברנה עם השלפוחיות הסינפטיות ושרק שם יש את השחרור של התכולה. מחקריו בין השנים 1967–1970 הראו שיש צורך במעבר של סידן לתוך התא כדי ליצור את פוטנציאל הפעולה.
חיבור אחד משל כץ, עצב שריר סינאפסה, יצא לאור בעברית בתרגומו של חגי גינזבורג, בהוצאת כתר, ירושלים, 1969, 1974.