Александр Волошин – Нейротон. Занимательные истории о нервном импульсе (страница 6)

В том же 1743 году немецкий учёный Ганзен выдвинул гипотезу о том, что сигнал в нервах имеет электрическую природу. А в 1749 году французский врач Дюфей защитил диссертацию на тему «Не является ли нервная жидкость электричеством?». Эту же идею поддержал в 1774 году английский учёный Пристли, прославившийся открытием кислорода. [7]

Идея явно носилась в воздухе.

«Животное электричество» Луиджи Гальвани

Итальянский профессор анатомии, учёный XVIII века Луиджи Гальвани (Luigi Galvani, 1737—1798), как и все солидные учёные того времени очень интересовался влиянием электричества на ткани животных. В то время занятия электричеством считались модными среди различных слоёв общества. Одновременно с исследованием электрических явлений росли надежды на их практическое использование, иногда, особенно вначале, самые фантастические. Например, когда обнаружилось, что разряд лейденской банки через тело убитой лягушки, вызывает сокращение её мышц, появились рассуждения о том, что с помощью электричества можно будет воскрешать мёртвых.

Очень популярным стало явление электризации. С её помощью «ускоряли» распускание цветов, прорастание семян; цыплята из наэлектризованных яиц якобы выводились быстрее, чем из обычных. Врачи электризовали и лекарства, и больных, а затем рапортовали о положительных результатах. Находилось немало людей, которые утверждали, что наэлектризованная вода лечит. Считалось, например, что парализованных больных надо для излечения заряжать положительно, а психически больных – отрицательно.

Появились люди, утверждавшие, что обладают особенно сильным электрическим зарядом в силу которого могут лечить болезни. Вошло в моду подвергать себя электризации, а те кто не мог себе этого позволить в лабораториях учёных, электризовался у ярмарочных шарлатанов[1].

Суеверия, мистика – тени научного знания, к сожалению, во все времена сопровождали научные открытия.

Идея же о том, что по нервам распространяется «животное электричество», впервые была высказана Луиджи Гальвани в 1786 году.

Описаний того, как Гальвани обнаружил эффект есть несколько. Чезаре Ломброзо в своей книге «Гениальность и помешательство» писал, что открытию гальванизма мы обязаны нескольким лягушкам, из которых предполагалось приготовить целебный отвар для жены Гальвани. Итальянские экскурсоводы рассказывают другую версию событий, согласно которой жена Гальвани, войдя в кабинет мужа, заметила дёргающуюся на столе лягушачью лапку и обратила на это внимание профессора. Но эти версии событий скорее относятся к категории исторических анекдотов.

Сам Луиджи Гальвани описывал своё открытие (26 января 1781 года) так. Всё началось с того, писал он, что, препарировав лягушку, «…я положил её без особой цели на стол, где стояла электрическая машина. Когда один из моих слушателей слегка коснулся нерва концом ножа, лапка содрогнулась как бы от сильной конвульсии. Другой из присутствовавших ассистентов заметил, что это случалось только в то время, когда из кондуктора машины извлекалась искра». Считается, что это первый документально подтверждённый эксперимент по нервно-мышечной электрической стимуляции.

Впоследствии было замечено, что сокращение лапок наблюдается и во время гроз, и даже просто при приближении грозового облака.

Гальвани продолжил исследования стимуляции препарированной лягушачьей лапки атмосферным электричеством. Он подключал электрический проводник между металлическим ограждением окна дома и нервом лягушачьей лапки. Затем «заземлял» мышцу другим проводником, соединяя его с водопроводом. В результате при вспышке молнии были отмечены сокращения.

[1] Сегодня очень похожая процедура называется франклинизация (электростатический душ) – метод физиотерапии, основанный на применении постоянного электрического поля высокой напряжённости в лечебных целях.

Рисунок 5. Однажды разряд электрофорной машины в лаборатории Луиджи Гальвани случайно вызвал сокращение лапки только что отпрепарированной лягушки.

В сентябре 1786 года Гальвани пытался получить сокращения от атмосферного электричества в спокойную погоду. Он подвешивал препараты из лягушек к железным решёткам в своём саду с помощью медных крючков, вставленных в спинной мозг. Однажды Гальвани случайно прижал крюк к перилам, когда лапка также соприкасалась с ним. Заметив сокращения, он повторил эксперимент в закрытой комнате. Он положил лягушачью лапку на железную пластину и прижал медный крючок к пластине, и вновь произошло мышечное сокращение.

Продолжая эти эксперименты, Гальвани обнаружил, что, всякий раз, когда нерв и мышца лягушки одновременно соприкасались с биметаллической аркой из меди и цинка, происходило сокращение мышцы.

Рисунок 6. Опыт с лягушачьей лапкой.

После многочисленных экспериментов Гальвани пришёл к заключению, что мышца является своеобразной батареей лейденских банок, непрерывно возбуждаемой действием мозга, электричество от которого передаётся по нервам. Он искренне верил в особые качества этого электричества по сравнению с открытым до него физиками. Вот так и была рождена теория «животного электричества», именно эта теория создала предпосылки для появления в будущем электромедицины. Открытие Гальвани произвело сенсацию.

О том, что лягушачья лапка сокращается при раздражении её электричеством, знали и до Гальвани. В чём же заслуга последнего? В том, что он предположил и доказал наличие «животного» электричества.

Гальвани считал, что мышцы сокращаются под действием «животного» электричества, рождающегося в нервах, а проволочки из меди и цинка – это только замыкающие цепь проводники.

Но зачем в этой цепи нужны два разных металла? Гальвани исследовав этот вопрос обнаруживает, что можно обойтись и просто кусочком медной проволоки. При использовании одного металла сокращение возникает не всегда, оно бывает слабее, но это уже мелкая деталь. Важно, что два металла не обязательны, а значит и несущественны – полагал Гальвани.

Позднее он демонстрирует новые опыты, в которых вообще обходится без металлов, даже препарирование лягушки он выполняет стеклянными инструментами.

Не только лягушачья лапка подвергалась действию электричества. Итальянец Запотти добился стрекотания мёртвого кузнечика. Сам Гальвани производил аналогичные опыты с конечностями овец и кроликов, а французский хирург Ларрей экспериментировал с только что ампутированной человеческой ногой.

В 1791 году в «Трактате о силах электричества при мышечном движении» Гальвани впервые опубликовал своё знаменитое открытие. Сами же явления, открытые Гальвани, долгое время в учебниках и научных статьях назывались «гальванизмом». Этот термин доныне сохраняется в названии некоторых аппаратов и процессов. На тот момент со времён опытов Шваммердама прошло без малого 100 лет, к чести Гальвани он ничего и никогда о нём не слышал.

Алессандро Вольта —никакого «животного электричества» нет

Среди последователей болонского анатома оказался и Алессандро Вольта (Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Gerolamo Umberto Volta, 1745—1827).

Итальянский физик и химик Алессандро Вольта, заинтересовавшись опытами Гальвани, увидел в них совершенно иное явление – возникновение потока электрических зарядов. Проверяя точку зрения Гальвани, Вольта проделал серию опытов и пришёл к выводу, что причиной сокращения мышц служит не «животное электричество», а наличие цепи из разных проводников (двух металлов) в жидкости. В подтверждение своей правоты – Вольта заменил лапку лягушки изобретённым им электрометром и повторил все действия.

В 1800 году на заседании Лондонского королевского общества Вольта впервые публично заявляет о своих открытиях. По его мнению, в проводнике второго класса (жидкий проводник) находящемся в середине и соприкасающемся с двумя проводниками первого класса из двух различных металлов возникает электрический ток того или иного направления.

Он полагал что, причиной сокращения мышц был электрический ток, возникающий в области контакта двух разнородных металлов (медь и железо – гальваническая пара) с тканями лягушки.

В ответ на возражение Вольта Гальвани произвёл второй опыт, уже без использования металлов вообще. Стеклянным крючком он набрасывал конец седалищного нерва на мышцу лягушачьей лапки; при этом мышца также отвечала сокращением.

Невзирая на поддержку последователей и сторонников, даже таких крупных как А. Гумбольдт, Гальвани проиграл спор с Вольта. Аргументы Вольта казались вполне убедительными. В 1797 году для Гальвани наступает окончательный крах. В 1794 году Болонью завоевал Наполеон, и через два года Гальвани был вынужден по политическим и религиозным убеждениям оставить профессорскую должность в университете. Друзья добились для него разрешения вернуться к работе, но Гальвани скончался, так и не успев воспользоваться им. Ему шёл всего 61-й год.

За изобретение источника постоянного тока Вольта становится знаменит и всеми признан. В 1801 году Наполеон приглашает его в Париж, где в Академии наук он демонстрирует свой знаменитый вольтов столб. Умер Вольта в 1827 году в возрасте 82 лет, овеянный славой.

Однако в тот раз Вольта ошибался. Во всех опытах Гальвани поставленных без использования металлических проводников тот действительно имел дело с «животным электричеством», которое ему всё-таки удалось открыть.