Беркинблит, Глаголева - Электричество в живых организмах (Квант) - 1988, страница 4

Мы уже говорили, что в это время самые разные явления — даже землетрясения — пытались объяснить элект- 15 ричеством, не был исключением и «нервный механиам». В 1743 г. немецкий ученый Ганаен выдвинул гнпотеау о том, что сигнал в нервах имеет электрическую природу. В 1749 г, француаский врач Дюфей защитил диссертацию на тему «Не является ли нервная жидкость электричествому». Эту же идею поддержал в 1774 г.

английский ученый Пристли, прославившийся открытием кислорода. Идея явно носилась в воадухе. В свяви с этими идеями два направления экспериментальных исследований — иаучение электричества и изучение процессов в нервах и мышцах — соприкоснулись между собой. Появилась надежда установить, что процессы в нервах — процессы электрической природы. Кроме того, электрические разряды широко испольвовались в это время для раадражения нервов, скелетных мыпщ нли сердца (лейденскую банку в этих целях использовали„например, Д. Бернулли и тот же Ф.

Фонтана, о котором мы уже говорили). Теперь нам не должно каэаться странным и случайным, что на столе у врача Гальвани, который был учеником Фонтана и эанимался экспериментальным изучением работы мышц и нервов, окаэалась электрическая машина. Дело не в том, что он отдавал дань моде. Машина была нулина потому, что он, как теперь бы сказали, работал непросто на переднем крае науки, а на стыке двух наук: физиологии н науки об электричестве, 26 сентября 1786 г. После всего сказанного становится непонятным другое: что привлекло внимание помощника Гальвани, почему сокращение мышцы при электрическом рааряде показалось Гальвани столь эамечательным. Ведь то, что электричество действует как раадражитель на нервы и мышцы, было широко нэвестным фактом.

Дело в том, что до наблюдений Гальвани это раздра>кающэе действие наблюдали только при непосредственном контакте эаряженного тела с мышцей или нервом. Здесь же такой контакт отсутствовал. Столкнувшись с новым незнакомым явлением, Гальвани как истинный сын своего века начинает тщательно в всесторонне исследовать это явление. Он ставит самые равнообравные опыты. Например, покалывает, что эффект наблюдается и тогда, когда лапка лягушки помещена под колокол насоса в безвоздушное пространство, когда вместо электрической машины развяжается лейденская банка. И даже тогда, когда лягушачья лапка включается в цепь между громоотводом и землей, она сокращается в тот момент, когда проскакивает молния, Но как ни были интересны эти опыты, никаких принципиально новых сведений об электрических явлениях в живых организмах они не давали: была обнаружена еще Рпс 1.

Опыт Гальвани. Препарат лежит па стеклянной пластинке. Зксперпмевтатор аамыкает цепь: мышца — железная проволока (С) — медный крючок (А) — нерв. (Рпсукок пз «Трактата...» Гальвани) одна форма раздраяеавощего действия электричества, Но ведь и фиаики впали, что тела можно электризовать без прикосновения, на расстоянии. В 1786 г. Гальвани начинает новую серию опытов, решив научить действие на мышцы лягушки «спокойного» атмосферного электричества. (К этому времени было показано, что электричество есть в атмосфере и в отсутствие травы.) Поняв, что лапка лятушки является в некотором смысле очень чувствительным электрометром, он решил попробовать обнаруяеить с ее помощью это атмосферное влектричество.

Повесив препарат на решетке своего балкона, Гальвани долго ждал результатов, но лапка не сокращалась ни при какой погоде. И вот 26 сентября 1786 г. лапка, паконец, сократилась. Но это произошло не тогда, когда изменилась погода, а при совершенно других обстоятельствах: лапка лягушки была подвешена к н»елезной решетке балкона при помощи медного крючка и свисающим концом случайно коснулась решетки. Гальвани проверяет: оказывается всякий раз, как образуется цепь «железо — медь — лапка», тут н~е происходит сокращение мышц лапки независимо от погоды.

Гальвани переносит опыты в помещение, использует разные пары металлов н регулярно наблюдает сокращение мышц лапки лягушки (рис, 1), 1? Это уже что-то соврешеппо иовое; никаких источников электричества поблизости нет (иет пи машины, ии грозы), а лапка лягушки сокращается. Гальвани ставит красивый опыт в духе своего времени„ когда эффектпые публичные демонстрации были очень популярны. Лапка подвешивается па медпом крючке, соединенном с серебряной шкатулкой, стоящей так, что нижняя часть лапки касается шкатулки. Лапка сокращается и отдергивается от шкатулки, от этого цепь размыкается, тогда лапка вновь опускается, виовь касается шкатулки, вновь поднимается и т. д.

Возникает, как говорит Гальвани, нечто вроде электрического маятника. (На самом деле эта система совершенно аналогична прерывателю тока в электрическом звонке, ио ни тока, пи звонка в то время еще не было.) Как же объяснить зги наблюдения) Со времен Джильберта (помпите?) было известно, что металл нельзя наэлектризовать трением. Гальвани, как и другие ученые его времени, считал, что электричество не может возникать в металлах, оки могут играть только роль проводников. Отсюда Гальвани заключает, что источником электричества в этих опытах являются сами ткани лягушкиз а металлы только замыкают цепь. Но зачем в этой цепи иужпы два разных металла? Гальвани исследует этот вопрос и обнаруживает, что можно обойтись и просто кусочком медной проволоки„ При использовании одного металла сокращеиие возникает пе всегда, опо бывает слабее, по это уже мелкая деталь.

Сокращение мышц наблюдается визуально, сила сокращения пе измеряется. Важно, что два металла пе обязательны, а значит и несущественны, — рассуждает Гальвани. Гальвани работал с нервно-мышечным препаратом: задней лапкой лягушки с отпрепароваппым нервом и сохраненным кусочком спинного мозга. В первом же удачпом опыте, когда лапка висела на балконе, медный крючок был пропущен через кусочек позвоночника, а кончик лапки коснулся железкой решетки, Гальваии решает, что это и есть самые лучшие условия, и не пробует другие. Во всех его опытах один конец металлической дуги касается спинного мозга или нерва, а второй — поверхности лапки.

Гальвани развивает такую схему: мышца лапки— заряженная лейденская банка; нерв — провод, соединенный с внутренней обкладкой банки; когда металлический проводник касается мышцы (наружной обкладки) и нерва (внутренней), мышца разряжается через нерв и это вызывает сокращение. Бще четыре года уходят у Гальвани на всестороннее исследование открытого явления и, наконец, в 1791 г. появляется работа, подводящая итог десятилетнего труда,— упомянутый «Трактат о силах электричества прн мышечном движении». Гальвани считает свое открытие очень вая<ным для человечества. Дело в том, что, как мы уже говорили, в это время возникали самые разнообразные эмпирические попытки испольэовать электричество для лечения болезней, причем зти попытки не имели никакой теоРетической базы.

Гальвани был прежде всего врач и хотел лечить людей. Он сам пишет в конце своего трактата, что в дальнейшем все свои усилия направит на разработку нового направления в медицине — электромедицину. Но он был не только врач, но и ученый. Он понимал, что для разработки такого направления очень важно было покааать, что электрические явления не есть что-то чуждое живым органиамам, что электричество тесно связано с жианедеятельностью, что «животное электричество» по своей природе ничем не отличается от электричества, вырабатываемого электрической машиной. Ие случайно Гальвани после опытов на лягушках ставит опыты на теплокровных, показывая, что те же явления можно получить и на нервно-мышечных препаратах птиц и млекопитающих.

Следовательно, электрические явления присущи всем животным, а значит и человеку! Гальвани даже позволяет себе высказать соображение о причине некоторых болезней (например, он высказывает гипотезу, что паралич может быть связан с нарушением изоляции нервов, и действительно, сейчас известны болезни, вызванные этой причиной; или что эпилепсия может быть связана с сильным электрическим разрядом в мозгу, что тоже оказалось в принципе верным) и о возможном лечебном применении электричества. Выдвигая свое утверждение о существовании «животного электричества», Гальвани опирался также на иаучение электрических рыб; в этом случае их способность вырабатывать электричество была доказана.

Электрический скат был иавестен с далекой древности, а электрический угорь был описан в ХУ11 веке после открытия Америки. Но этих рыб тогда, естественно, не называли электрическими, так как не знали, что их действие на человека и животных как-то связано с электричеством. 19 Однако посл~ открытия лейденской банки, разряд которой вызывал тот же эффект, что и пр..косновение к электрическому скату, французский ботаник М.

Адансон выдвинул предположение, что разряд электрических рыб и разряд лейденской банки имеют одну и ту же природу. Проверни эту гипотезу, английский ученый Дж. Уолш показал, что разряд электрического ската передается через проводники, но не передается через изоляторы и осуществляет разряд рыбы через цепь из нескольких лиц (вспомните опыт аббата Нелле!), т. е. получил доводы в пользу электрической природы этого разряда. Наконец, Уолл« наблюдал разряд ската через наклеенну«о на стекло полоску фольги с топким разрезом; при кая«дом разряде в месте разреза проскакивала искра. В 1776 г.