В современном обществе, где электричество правит жизнью людей, как-то не задумываемся о возникновении электричества, а ведь электричество вошло в нашу жизнь благодаря животным. С электрическими явлениями древние египтяне были знакомы еще четыре с половиной тысячи лет назад. Об этом свидетельствует надгробный памятник в Соккаре, на котором изображен электрический сом, живущий в верховьях Нила.
Способность читать, слушать, говорить, шевелить ногами и руками обусловлено электрической активностью клеток, которая инициируется ионными каналами. Они регулируют наши жизненные процессы от нашего рождения и до нашего последнего стука сердца.
Наука, изучающая электричество в человеке называется электрофизиология. Электрофизиология — направление исследований в физиологии, предметом интересов которого являются электрические явления в живых структурах.
Основателем этой науки считается выдающийся итальянский ученый Луиджи Гальвани, который первым открыл "животное электричество". Он обнаружил, что соединение нерва и мышцы лягушки электрическим проводником приводит к сокращению мышцы, таким образом он выдвинул гипотезу о том, что клетки живого существа не только возбуждаются электричеством, но и сами могут генерировать его.
В 1791 году Л. Гальвани написал о своем открытии в "Тракте о силах электричества при мышечном движении", где утверждал, что животное электричество отличается по своему характеру от электричества, при ударе молнии или вырабатываемого электрическим генератором и верил, что "электричество присуще самому животному".
Последующие пять лет он посвятил изучению роли различных металлов в их способности вызывать мышечные сокращения Л. Гальвани пришел к выводу, что если нерв и мышца лежат на одинаковых металлических пластинах, то замыкание пластин проволокой не дает никакого эффекта. Но если пластины изготовлены из разных металлов, их замыкание сопровождается мышечным сокращением
Успехи в электрофизиологии тесно связаны с усовершенствованием и достижениями в физики и техники, и усовершенствованиями электроизмерительной, и электрорегистрирующей аппаратуры. Этому свидетельствует тот факт который принято относить к ранним электрофизиологическим исследованиям. Когда Швейгер построил мультипликатор (в 1820 году), а Ампер открыл, явление астазии магнитной стрелки (в 1821 году) и флорентийский физик Нобили (1827), соединив мультипликатор и астатическую пару стрелок с участком туловища и лапкой лягушки, обнаружил наличие электрического тока. Этот ток он назвал "собственный ток лягушки".
Начиная с 1837 г. другой итальянский ученый, К. Маттеучи использует гальванометр для объективной проверки опытов Гальвани и его последователей. Первоначально Маттеучи обнаружил, что между целыми и поврежденным участками мышцы есть разность потенциалов. В этом случае разрез мышцы представлен отрицательным полюсом. Ток, текущий к поврежденному месту, назвали током повреждения. Полученный результат послужил для Маттеучи объяснением двух первых опытов Гальвани, ведь и Гальвани предполагал, что между интактным и поврежденным участками мышцы течет электрический флюид. Правда, Маттеучи смог зарегистрировать только ток повреждения мышцы, а не нерва (не хватало чувствительности прибора). Для поврежденного нерва, то ясно, что место разреза нерва служило источником тока, который в первом опыте возбуждал мышцу лягушки, а во втором — ее нерв.
Маттеучи обнаружил, что во время возбуждения поврежденной мышцы ток повреждения почему-то убывал. Это очень удивило экспериментатора. Казалось бы, что при возбуждении все должно усиливаться, а не убывать! Наконец, Маттеучи сделал широко известным третий опыт Гальвани. Он непосредственно показал, что при возбуждении неповрежденной мышцы между ее частями идет электрический ток, который может возбудить лежащий на ней нерв. Работы Маттеучи носили принципиальный характер: до них, пока единственным измерительным прибором служила сама лапка лягушки, не было уверенности в том, что процессы возбуждения связаны с электрическими явлениями.
После работ Маттеучи это можно было считать доказанным. Напомним, что все это происходило в 1837 г. Это был год столетия со дня рождения Гальвани и год его посмертного торжества. Была доказана правильность объяснения им своих последних опытов. Опыты Карла Маттеучи, основанные на чувствительности лягушечьей лапки к раздражения свидетельствуют справедливости и правильность открытия Гальвани. Уже в 1841 г. появляется полное собрание сочинений Гальвани. Гальвани вновь становится знаменит и теперь уже навсегда.
В середине 19 века основы электрофизиологии были заложены в работах Эмиля Генриха дю Буа-Реймона. Обладая хорошими знаниями в области физики Дюбуа-Реймон значительно усовершенствовал электроизмерительную аппаратуру, провел эксперименты и сделал закономерность, характеризующих электрические явления в мышцах и нервах.
По мнению дю Буа-Реймона, электрический ток предсуществует в мышце и выявляется при отведении к гальванометру определенных участков мышцы. Эта точка зрения встретила резкие возражения. Один из учеников дю Буа-Реймона, а в дальнейшим и его противник доказывал, что нет токов покоя, а имеются токи повреждения. Из этого следует, что токи в тканях не предсуществуют, а развиваются в момент повреждения и умирания ткани (альтерационная теория).
Дю Буа-Реймон предположил, что отрицательное отклонения тока при возбуждении имеет колебательный характер, который не выявляется вследствие инерционности прибора. Основанием этого предположения было то, что лапка лягушки, служившая живым реоскопом с вторичным сокращением, обнаруживала тетаническое сокращение, когда ее двигательный нерв набрасывали на сокращавшуюся мышцу другой лапки. Доказательство отрицательного отклонения стрелки гальвонометра было получено Ю. Бернштейном благодаря прибору дифференциального реотома, подключавшего мультипликатор к мышце в разное время после нанесения на нее раздражения.
В 1880-1884 было сделано доказательство того, что в мышцах и нервах существует колебание потенциалов при раздражении. Это доказательство было сделано Н. Е. Введенским незадолго до создания телефона.Благодаря исследованию телефонов появилась возможность изучить частоты возбуждения, которые вырабатывали нервные центры, мышцы и нерв.
Исходя из всего этого, даже примитивная техника в руках мастера преображается в точный прибор и все знания, накопленные годами используются и в наше время.
Литература:
- Беркинблит М. Б., Глаголева Е. Г. "Электричество в живых организмах"
