II. История вопроса. Животное электричество

Прежде всего, необходимо остановиться на истории рассматриваемого нами вопроса (рис. 2). Первым человеком, который предположил и всю жизнь доказывал, что в живых тканях могут возникать электрические токи, был известный итальянский анатом Луиджи Гальвани. В конце XVIII-го века он оборудовал у себя дома лабораторию по исследованию электрических процессов в живых тканях, а его жена поставляла ему объекты для исследований. Дело в том, что в Италии продавались лягушачьи лапки, которые использовались в пищу. На них Гальвани и проводил свои эксперименты, которые стали классическими и известны, как опыты Гальвани. На рис. 2 представлены гравюры с изображениями лаборатории Гальвани и его приборов. Для раздражения мышц лягушачьих лапок он использовал громоотводы, которые улавливали природное электричество во время грозы, а также изобретенные к тому времени электростатическую машину и лейденскую банку. Но самый интересный его эксперимент - это так называемый «балконный опыт». Первоначально этот опыт был направлен на изучение природного электричества (электрических разрядов во время грозы) на живые ткани. Гальвани подвесил лягушачьи лапки за остатки позвоночника при помощи медных крючков на железные перила балкона и стал ждать грозы. Но оказалось, что мышцы лягушки начинают сокращаться даже при порывах ветра. Наблюдаемое явление Гальвани объяснил следующим образом: - в спинном мозге лягушки зарождаются электрические токи, которые передаются на крючки, затем на перила балкона, потом замыкаются на мышцах, и они сокращаются. Так возникло предположение о наличии «животного электричества», которое существует в живых организмах. С этими предположениями был не согласен очень известный итальянский физик Алеcсандро Вольта, который говорил, что никакого животного электричества нет. По его мнению, сокращения мышц лягушки возникают из-за раздражения электрическим током, возникающим при контакте разнородных металлов

Рис.2. Ученые, внесшие значительный вклад в развитие представлений об электрических процессах в живых клетках

Внизу представлены старинные гравюры, изображающие «балконный опыт» и лабораторию Гальвани.

(железа и меди). Эти два исследователя постоянно спорили, их спор закончился со смертью Гальвани. Однако, в результате научного спора, во-первых, возникло представление Гальвани о том, что в живых тканях возникают электрические токи, а во–вторых - Вольта изобрел аккумулятор, и дал единицу измерения потенциала - «вольт», которую мы сейчас постоянно используем. Уникальным исследователем, который очень много сделал для нейрофизиологии, был Карло Маттеучи. Он вслед за Гальвани доказал наличие электричества в живых тканях. С использованием изобретенного к тому времени гальванометра Маттеучи впервые зарегистрировал ток покоя (ток, текущий между поврежденной и неповрежденной частью мышцы) и уменьшение этого тока при тетанусе мышцы во время действия стрихнина. Следовательно, именно он, хотя и косвенно, показал наличие разности потенциала между вне- и внутриклеточной средой - мембранного потенциала покоя, и наличие электрических сигналов в мышечных волокнах (потенциалов действия), о которых мы будем подробно говорить в дальнейшем. Конечно, в то время еще не существовало понятий мембранного потенциала и потенциала действия, а все объяснялось какой-то нервной энергией. Понятия «возбуждение» и «возбудимые ткани» ввел в физиологию Эмиль Дюбуа-Рэймон, известнейший ученый, швейцарец с французской фамилией, который всю жизнь проработал в Берлине. Именно он создал институт по исследованию электрических потенциалов и электрических сигналов в живых организмах, и именно он стал объяснять эти явления с позиций физики и химии.