Клод Бернар работал почти во всех областях современной ему физиологии. Его научная деятельность распадается на два этапа: с 1843 до 1868 год он занимается преимущественно вопросами нормальной и патологической физиологии, а с 1868 по 1877 год широко разрабатывает проблемы общей физиологии. 1843 год оказался особенно плодотворным в научном творчестве Бернара. В этом году тридцатилетний ученый публикует свои первые работы о роли в организме животных поджелудочной железы, о ее значении в переваривании жиров, в процессе усвоения пищи. Проведя классические исследования поджелудочной железы и ее роли в пищеварении, он становится одним из основоположников современной эндокринологии. В том же году Бернар защитил докторскую диссертацию о желудочном соке и его роли в питании.
И тот же год ознаменовался еще одним крупным открытием ученого: сахар, поступающий из кишечника в печень, преобразуется в ней в гликоген. Он определил гликогенную функцию печени (накопление ею притекающего с кровью сахара и превращение его в животный крахмал, или гликоген). Установил связь образования гликогена в печени с усвоением пищи и способность печени образовывать гликоген из белка.
Наука обязана Бернару основательным изучением углеводного обмена, роли в нем печени и центральной нервной системы. Он изучил различные фазы углеводного обмена и доказал, что гликоген печени является источником происхождения сахара (глюкозы) крови. Им было установлено, что печень и ЦНС участвуют в регуляции углеводного обмена; он вскрыл связь нервной системы с образованием животной теплоты и показал, что печень — один из важных производителей тепла в организме.
Клод Бернар создал плодотворную для того времени гипотезу сахарного мочеизнурения (диабета), усматривавшую сущность этой болезни в расстройстве функции печени, обусловленном изменениями ЦНС. Он указал значение ЦНС в механизме процесса увеличения сахара в крови и перехода его в мочу (глюкозурия). Особое значение имел при этом опыт укола в определенном месте дна четвёртого желудочка (т. н. сахарный укол Клода Бернара), который вызывает значительное увеличение количества сахара в крови и его переход в мочу.
Отдал много труда Бернар исследованиям нервной системы. Он открыл вазомоторную (сосудодвигательную) функцию симпатической нервной системы, ее связь с кровотоком и теплоотдачей, что имеет большое значение в регуляции всего кровообращения и кровоснабжения различных областей тела. Проще говоря, безукоризненными по точности и непревзойденными по изяществу опытами Бернар показал, что симпатические нервы могут управлять состоянием кровеносных сосудов, влиять на количество крови, доставляемой через эти сосуды к определенному участку организма. Что такое артерия или вена? Грубо говоря, это трубка, через которую проходит артериальная или венозная кровь. Бернар экспериментально доказал, что нервное влияние способно изменять сечение этих трубок, увеличивая или уменьшая просвет кровеносных сосудов, и тем самым регулировать количество крови, поступающей в тот или иной участок тела.
До 41-летия оставалось несколько месяцев, а Бернар уже академик Французской Академии наук по секции медицины и хирургии (1854), секции физиологии (1868). В 1853 году он приглашен на организованную для него кафедру общей физиологии естественного факультета Парижского университета; с 1855 года — профессор экспериментальной физиологии в Коллеж де Франс; сенатор при Наполеоне III. В 1868 году он перешел в Музей естественной истории на кафедру сравнительной физиологии.
Клод Бернар являлся президентом Парижского Биологического общества (Societe de Biologie), которое в 1848 году основал Браун-Секар. Примечательно, что Браун-Секар, также как и Бернар, до того как стать врачом занимался литературной деятельностью.
Профессор Бернар успел многое сделать: написал трактат по иннервации сосудов, эндокринных желез, углеводному обмену, электрофизиологии; опубликовал первую работу об анатомии и физиологии барабанной струны — секреторного нерва слюнной железы. Его работы о функциях различных нервов, об электрических явлениях в нервах и мышцах, о газах крови, о действии окиси углерода, о роли каждой из слюнных желез, о фазах активности и покоя желез, о внешней и внутренней секреции стали явлением в науке. Он показал общность и единство ряда жизненных явлений у животных и растений.
Клод Бернар ввел понятие о внутренней среде организма. Выяснив значение крови и лимфы как «внутренней среды» для всех клеток, он показал, что она является источником, из которого клетки получают питательные вещества и в которую они отдают продукты своего обмена. Он указал на постоянство состава внутренней среды, что является существенным условием для жизни клеток. Классический афоризм Бернара: «Постоянство и стойкость внутренней среды является условием свободной жизни». Этот постулат Клода Бернара в настоящее время получил сравнительно более широкое толкование. На современном уровне физиологии он несколько уточнен. Во-первых, это постоянство не является абсолютным, оно относительно, и, во-вторых, относится оно не только ко внутренней среде, но и к всем физиологическим процессам. Перефразировав постулат Бернара на основе современных знаний, следует сказать, что относительное постоянство всех физиологических процессов является основным условием жизни животного организма.
Дальнейшее своеобразное развитие постулат Бернара получил у американского физиолога Уолтера Кеннона на основании изучения физиологии пищеварения и нейрогуморальных механизмов, эмоций и механизмов развития травматического шока. В основном Кеннон рассматривал механизмы ауторегуляции физиологических процессов. На основе глубокого анализа этих состояний он в 1926 году в статье, посвященной некоторым представлениям эндокринных влияний на метаболизм, впервые предложил новый термин «гомеостаз» для обозначения стабильности состояния организма. Он рассматривал гомеостаз как производное естественного отбора. Кеннон писал, что «координированные физиологические процессы, которые поддерживают большинство постоянных состояний в организме, столь сложны и своеобразны у живых существ (эти процессы включают совместное действие мозга и нервов, сердца, легких, почек и селезенки), что я предложил для таких состояний специальное обозначение — гомеостаз».
Клод Бернар изучал электрические явления в животных организмах, образование тепла в теле в теле животных, газы в крови и много других проблем, имевших серьезное значение для медицины. Коротко говоря, в течение примерно трех десятков лет большая часть физиологических исследований почти всех лабораторий Европы, в сущности, лишь развивала идеи и проблемы, поставленные в его работах.
Профессор Бернар заложил также основы экспериментальной фармакологии и токсикологии. С исследованиями яда кураре связан любопытный эпизод. В 1851 году Клод Бернар получил в подарок от Наполеона III кураре. Он и немецкий ученый Келликер проделали опыты, чтобы выяснить, как действует яд кураре на мышцы и нервы. Эти эксперименты показали, что парализующее действие яда кураре на окончания двигательных нервов и мышц имеют значение не только для фармакологии, токсикологии и других медицинских дисциплин, но и для физиологии. В XIX столетии одной из кардинальных проблем физиологии была разгадка механизма передачи возбуждения с нервного волокна в мышцу. Большинство исследователей склонялось тогда к мысли, что переход возбуждения с нервного волокна на мышцу — это физический процесс, представляющий собой электрическое явление. Однако изучение действия кураре на организм породило сомнения в этом.
Кураре — сильнейший растительный яд, который индейцы применяли для отравления наконечников своих стрел. Кураре, в отличие от других веществ, весьма своеобразно действовал на нервы и мышцы. Нервное волокно, мышечную ткань яд не отравлял, но парализовал двигательные окончания скелетных мышц. При введении кураре в кровь наступает сравнительно медленно развивающийся паралич двигательных мышц, в том числе и дыхательных, грудной клетки, нарушается дыхание, развивается асфиксия, и животное погибает. Этот опыт стал достоянием классической физиологии и постоянно демонстрируется студентам на практических занятиях по физиологии.
Опыты с кураре заставляли ученых предположить, что между мышцей и нервным окончанием существует пространство — щель, в которой, по-видимому, находится некое вещество, чувствительное к действию яда кураре. Это место «контакта» нервных волокон друг с другом или нервного окончания с мышцей было названо синапсом (от греч. «смыкать»). Именно благодаря существованию синапса и гипотетического вещества, находящегося в нем, можно было понять, каким образом кураре убивает. Попав в организм, яд лишает вещество синапса возможности передавать импульс с нерва на мышцу, и импульс, пробегая по нерву и достигнув его окончания, не может перескочить через образовавшуюся пропасть — синапстическую щель. Вот почему мышца бездействует. Клод Бернар не дожил до того времени, когда предсказанное им гипотетическое вещество синапса было открыто. В 1921 году Отто Леви представил доказательства существования химического посредника — медиатора в передаче импульсов с нервного окончания на мышцу. Через восемь лет два английских экспериментатора, Генри Дэйл и Дадли, выделили это вещество из экстракта селезенки лошади, определили его химическую формулу и назвали ацетилхолином. За эти работы Леви и Дэйлу в 1935 году была присуждена Нобелевская премия.
