Vasilchikov PI, gr. 133-5

Lezione numero 1. Fenomeni elettrici nei tessuti eccitabili

Lavoro pratico n. 1

Preparazione della preparazione neuromuscolare

Obbiettivo: padroneggiare la tecnica di preparazione di una preparazione neuromuscolare.

Materiali e attrezzature: rana, garze, strumenti per la preparazione, tavola di preparazione, piastra di Petri, soluzione di cloruro di sodio allo 0,6%.

Processo lavorativo:

1) Preparazione della preparazione delle zampe posteriori;

2) Preparazione del piede reoscopico;

3) Preparazione di un preparato neuromuscolare;

Schema per la preparazione di un preparato neuromuscolare.

Lavoro pratico n. 2

La prima esperienza di Galvani

Obbiettivo: conoscere l'esperienza di L. Galvani, sulla base della quale è stata sollevata per la prima volta la questione dell'esistenza di "elettricità animale".

Materiali e attrezzature:

Processo lavorativo: Per lavoro, usa la preparazione delle zampe posteriori della rana. Metti il ​​farmaco su una lastra di vetro. Toccando i plessi nervosi con le mascelle delle pinzette galvaniche, osserva le contrazioni muscolari risultanti.

Risultati e discussioni: quando si toccano i tronchi nervosi con lastre di zinco e rame, si osservano contrazioni delle gambe.

Conclusione: Abbiamo fatto conoscenza con la prima esperienza di Galvani, sulla base della quale è stata sollevata la questione dell'esistenza dell '"elrichismo animale".

Lavoro pratico n. 3

La seconda esperienza di Galvani

Obbiettivo: familiarizzazione con l'esperienza che mostra l'effetto irritante della corrente che si manifesta direttamente nei tessuti.

Materiali e attrezzature: rana, garze, strumenti per la preparazione, tavola di preparazione, piastra Petri, pinzette galvaniche, soluzione di cloruro di sodio allo 0,6%.

Processo lavorativo: Per lavoro, usa il piede di rana reoscopico. Sezionare il nervo sciatico fino all'articolazione del ginocchio. Mantenendo il nervo, taglia la coscia nel terzo inferiore. Lanciare rapidamente il nervo (tenendolo per i resti della colonna vertebrale) sui restanti muscoli della coscia in modo che tocchi contemporaneamente la superficie danneggiata (trasversale) e non danneggiata (longitudinale) del muscolo (Fig. 1). I muscoli della parte inferiore della gamba sono ridotti (Fig. 2). Non bagnare il preparato con la soluzione di Ringer!

Conclusione: Abbiamo conosciuto l'esperienza che mostra l'effetto irritante della corrente che si verifica nei tessuti.

Lavoro pratico n. 4

Tetano secondario (esperimento di C. Matteucci)

Obbiettivo: assicurarsi che le biocorrenti (potenziali d'azione) si verifichino quando il tessuto muscolare è eccitato.

Materiali e attrezzature:

Processo lavorativo: Per il lavoro vengono utilizzate due gambe reoscopiche.

Risultato: Quando si applica il nervo di una zampa al muscolo danneggiato della seconda e si applica la tensione alla prima, è stata osservata una contrazione della seconda zampa. La contrazione avviene ad una tensione di 15 mV, soglia di eccitabilità = 15 mV.

Conclusione: eravamo convinti della presenza di biocorrenti (potenziali d'azione) all'eccitazione del tessuto muscolare.

Lavoro pratico n. 6

Determinazione della soglia di eccitabilità di un preparato neuromuscolare sotto stimolazione diretta e indiretta

Obbiettivo: familiarizzare con il concetto di "soglia di forza dello stimolo", confrontare le soglie di forza dello stimolo durante la stimolazione diretta del muscolo e durante la stimolazione del suo nervo motorio.

Materiali e metodi: rana, garze, strumenti per la preparazione, tavola di preparazione, piastra di Petri, pinzette galvaniche, elettrostimolatore, elettrodi a forcella, fili elettrici, soluzione di cloruro di sodio 0,6%.

Processo lavorativo: Per lavoro, usa una preparazione neuromuscolare.

Rafforzare la preparazione neuromuscolare preparata dal femore in un morsetto. Perforare il tendine d'Achille con un gancio e fissarlo alla leva di scrittura. Appoggia il nervo sul substrato. Con attenzione, senza violare l'integrità del farmaco, portare gli elettrodi del timo collegati ai terminali dell'elettrostimolatore al nervo.

Preparazione neuromuscolare Schema di installazione

con il femore.

Installiamo l'attrezzatura. Determiniamo la soglia di eccitabilità del nervo e del muscolo, usando una corrente elettrica come irritante.

Risultato:

Conclusione: Dai dati ottenuti ne consegue che i muscoli hanno una soglia di irritazione più alta rispetto al nervo, ma una minore eccitabilità. E il tessuto nervoso ha un'elevata eccitabilità e una bassa soglia di irritazione. l'eccitabilità del nervo si verifica a un'ampiezza di 35 mV. l'eccitabilità muscolare si verifica ad un'ampiezza di 0,5 V.

Se ci troviamo in tempi "pre-elettrici" e vogliamo promuovere l'uso dell'elettricità, una delle attività sarà quella di promuovere la conoscenza tra l'intellighenzia scientifica dell'epoca. Bene, o tra coloro che erano considerati intellighenzia scientifica in assenza di scienza.

L'esperimento più semplice da dimostrare sarebbe uno di quelli condotti da Luigi Galvani.
Tuttavia, un semplice sondaggio dice che l'uomo moderno non capisce bene cosa stesse facendo Galvani, e per qualche motivo gli sembra che le rane italiane abbiano collegato una batteria elettrica ...

In primo luogo, Galvani non ha inventato la cellula galvanica. E anche un galvanometro. E anche galvanica. La prima cella galvanica () è stata inventata, rispettivamente, da Volta.

In secondo luogo, nell'interpretare i suoi esperimenti, Galvani si è sbagliato - e questo è in mezzo passo ha preso la decisione giusta!
Ha escogitato esperimenti interessanti, ma allo stesso tempo è riuscito a commettere molti errori, per i quali è stato criticato senza pietà da Volta.
Il punto qui è che Galvani era una persona molto religiosa e cercava conferma delle opinioni religiose nei suoi esperimenti. Ma la natura è molto brava a mostrare che la realtà non ha nulla a che fare con gli dei inventati. In generale, tutto è come sempre.

In realtà Galvani ha due esperienze principali. La prima esperienza è più connessa con l'elettricità e la seconda con la fisiologia. Siamo più interessati al primo.

Allora, già a quei tempi sapevano che una scarica elettrica da un barattolo di Leida, applicata a una rana sezionata, dà una contrazione dei muscoli della zampa. In generale, una cosa è necessaria per un sicario, in ogni caso dovrà essere costruito un condensatore. C'è solo un inconveniente: la cosa è costosa per l'antichità, ma dobbiamo comunque caricarla di qualcosa.
Pertanto, abbiamo bisogno di un esperimento che "riuscirà" l'investitore a separarsi da una grossa somma.
Lo svantaggio principale di questa esperienza è che è molto simile alla stregoneria (e cosa in tecnologia non sembra stregoneria?).

Quindi, smontiamo la rana in parti. Prendiamo in mano una pinzetta bimetallica, composta da due estremità: rame e ferro. Con un'estremità tocchiamo il nervo nella colonna vertebrale della rana e con l'altra estremità tocchiamo la zampa. Tutti. La zampa si contrae.
Come questo viene fatto è ben mostrato nel film educativo sovietico:

Nell'originale, Galvani appendeva una rana a un gancio di rame sulla ringhiera di un balcone, sperando di catturare "l'elettricità animale versata nell'aria". Quando la zampa toccò la grata di ferro, si contrasse.

Allora cosa sta succedendo?
L'esperienza è divisa in due parti indipendenti.
Prima di tutto- le due estremità della pinzetta bimetallica formano una coppia galvanica, per la quale il liquido all'interno del fettone è un elettrolita. Cominciano a produrre il loro terzo di volt e, poiché il circuito è chiuso, la corrente inizia a fluire attraverso la rana.
In secondo luogo- la corrente scorre non solo attraverso la rana, ma attraverso i suoi nervi, e quindi funziona lo schema fisiologico standard della contrazione muscolare.

Nel secondo esperimento, Galvani lancia il nervo nella parte lesa del muscolo e si contrae. Questa è pura fisiologia, serve a poco per un tecnico.

Quindi, l'esperienza numero uno di Galvani richiede una rana (gratuita), un chiodo di ferro e una moneta di rame.
Non è necessario costruire nulla di tecnicamente complicato: questo è un ottimo primo passo.
E c'è una grande possibilità che i soldi vengano stanziati per un vero e proprio, o anche per un intero laboratorio elettrico, in cui puoi fare molte cose, ad esempio prendere l'argento e coprirlo con l'oro usando la galvanica ... 😀

Sembrerebbe che il XVII secolo abbia contribuito molto poco allo sviluppo della conoscenza dei fenomeni elettrici e magnetici, ma fu allora che furono gettate le basi e si diede un forte impulso allo studio di questi fenomeni nei secoli successivi.

Durante gli esperimenti con una macchina elettrica effettuati da scienziati del 18° secolo, hanno notato il trasferimento di elettricità da un cerchio di vetro strofinato a un conduttore. Molte volte hanno cercato di scaricare il "vaso di Leida" attraverso una lunga catena di persone che si tenevano per mano, ma nessuno ha espresso un'idea chiara sulla possibilità di un lungo flusso di elettricità attraverso i conduttori.

La scoperta della corrente elettrica è stata preceduta dagli esperimenti dell'anatomista italiano Luigi Galvani.

Lavorando in un laboratorio dove si facevano esperimenti con l'elettricità, Galvani osservò un fenomeno noto a molti prima di lui. Consisteva nel fatto che se il conduttore di una macchina elettrica veniva scaricato attraverso il nervo della zampa della rana, collegato da un filo al suolo, si osservavano contrazioni convulsive dei suoi muscoli. Ma un giorno Galvani si accorse che il piede cominciava a muoversi quando solo un bisturi d'acciaio entrava in contatto con il suo nervo. La cosa più sorprendente era che non c'era contatto tra la macchina elettrica e il bisturi. Questa stupefacente scoperta costrinse Galvani ad avviare una serie di esperimenti per scoprire la causa del fenomeno osservato. Un giorno d'autunno del 1780 Galvani condusse un esperimento per scoprire se l'elettricità del fulmine provoca gli stessi movimenti nella zampa. Per fare questo Galvani appese diverse cosce di rana a ganci di ottone in una finestra chiusa con una grata di ferro. E ha scoperto, contrariamente alle sue aspettative, che le contrazioni delle gambe si verificano in qualsiasi momento, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche. La presenza di un'auto elettrica o di un'altra fonte di elettricità nelle vicinanze si è rivelata superflua. Galvani stabilì inoltre che al posto del ferro e dell'ottone potevano essere usati due metalli dissimili, con la combinazione di rame e zinco che produceva il fenomeno nella forma più distinta. Vetro, gomma, resina, pietra e legno secco non hanno avuto alcun effetto. Sfortunatamente, Galvani è giunto alla conclusione che "l'elettricità animale" è contenuta nei tessuti del corpo della rana. Pertanto, quando si collegano i conduttori (rame, ferro) del nervo con i muscoli, si verifica una scarica. Di conseguenza, il concetto di "elettricità animale" iniziò a sembrare ai suoi contemporanei molto più reale dell'elettricità di qualsiasi altra origine. Il rilevamento della corrente elettrica era ancora un mistero. Dove compare la corrente: solo nei tessuti del corpo della rana, solo in metalli dissimili o in una combinazione di metalli e tessuti?

Luigi Galvani (1737-1798) - Medico, anatomista e fisiologo italiano, uno dei fondatori dell'elettrofisiologia. Studiò all'Università di Bologna, dove insegnò medicina.

Alessandro Volta (1745-1827) - Fisico e fisiologo italiano, uno dei fondatori della teoria dell'elettricità. Ha stabilito la relazione tra la quantità di elettricità, capacità e tensione, ha inventato la prima fonte di corrente chimica su una coppia rame-zinco ("colonna Volt", o "batteria Volt"). Nell'aprile del 1800, a Parigi, Volta fu ricevuto dal Primo Console di Francia, Napoleone. Napoleone era interessato alle scienze, ritenendo giustamente che la forza dello Stato nel nuovo secolo fosse impensabile senza la prosperità dell'Illuminismo. Dopo aver mostrato i suoi esperimenti all'ammirato Napoleone, Volta divenne cavaliere della Legion d'Onore, ricevette il titolo di senatore e conte.

Volta visse una vita lunga e felice. Sfortunatamente, quasi tutti i suoi effetti personali, gli strumenti e 11 enormi cartelle delle sue opere sono stati bruciati durante l'incendio. Ma Volta è eterno in volt: l'unità della tensione elettrica.

Fortunatamente, la storia ha decretato che i risultati degli esperimenti di Galvani, da lui presentati nel suo famoso Trattato sulle forze elettriche nel movimento muscolare, pubblicato nel 1791, catturassero l'attenzione dello scienziato italiano Alessandro Volta.

Sconvolto, Volta rilegge il trattato e vi trova qualcosa che è sfuggito all'attenzione dell'autore stesso: l'effetto tremante delle zampe è stato osservato solo quando le zampe sono state toccate con due metalli diversi. Volta decide di mettere un'esperienza modificata, ma non su una rana, ma su se stesso. “Lo confesso”, scrisse, “con incredulità e pochissime speranze di successo, ho iniziato i primi esperimenti: mi sembravano così incredibili, così lontani da tutto ciò che fino a quel momento sapevamo sull'elettricità... Ora sono passato agli esperimenti , io stesso fui testimone oculare, egli stesso compì un'azione miracolosa, e dall'incredulità passò, forse, al fanatismo!

Ora si vedeva Volta fare una cosa strana: prendeva due monete - sempre di metalli diversi - e... se le metteva in bocca - una sulla lingua, l'altra - sotto la lingua. Se poi Volta ha collegato monete o cerchi con un filo, ha sentito un sapore aspro, lo stesso sapore, ma molto più debole, che possiamo sentire quando lecchiamo due contatti della batteria contemporaneamente. Volta sapeva da precedenti esperimenti con un elettroforo che un tale sapore era causato dall'elettricità. Volta suggerì che la causa del fenomeno osservato da Galvani fosse la presenza di due diversi metalli. Guidato da questo pensiero, avviò molti esperimenti e, infine, fece un'importante scoperta, che riferì alla Royal Society di Londra nel 1800. Volta scrisse di aver trovato una nuova fonte di elettricità, agendo come una batteria di barattoli di Leida poco carichi. Tuttavia, a differenza di una batteria galvanica, il suo dispositivo si carica e si scarica continuamente. Allo stesso tempo, ha fornito una descrizione del suo dispositivo.

Il 15 giugno 1802 in Francia, allora uno dei paesi scientificamente più avanzati, viene istituito un premio statale sotto forma di medaglia d'oro e una cospicua somma di denaro “a colui che, come Volta e Franklin, anticiperà il scienza dell'elettricità e del magnetismo con le sue scoperte”. Il Primo Console, futuro imperatore Napoleone I, che diede questo ordine, conclude la sua istruzione con parole profetiche: “Il mio obiettivo è incoraggiare, attirare l'attenzione dei fisici su questo dipartimento di fisica, che, come sento, è il percorso a grandi scoperte”. Il primo a ricevere questo premio fu Humphrey Davy nel 1806. A proposito, il premio francese è stato assegnato all'inglese proprio nel momento in cui questi paesi erano in guerra. Tuttavia, non ci sono state proteste pubbliche. Da parte di Napoleone I, questo fu davvero un atto degno di imitazione.

Volta ha organizzato il suo dispositivo in questo modo. Impilò diverse dozzine di paia di tazze di zinco e rame una sopra l'altra, separate da carta imbevuta di acqua salata. Quando lo sperimentatore ha toccato il cerchio di rame inferiore con una mano e il cerchio di zinco superiore con l'altra, ha subito una forte scossa elettrica. In questo caso, il dispositivo non è stato scaricato e, non importa quante volte ha toccato i cerchi, il colpo è stato ripetuto, ad es. la carica dell'elettricità è aumentata continuamente. Così, Volta ricevette la prima fonte di elettricità piuttosto potente: il famoso "pilastro voltaico", che costituì un'intera epoca nella storia della fisica (Fig. 6.1).

Così è stato scoperto un nuovo fenomeno: il movimento continuo dell'elettricità in un conduttore o corrente elettrica. La creazione della prima fonte di corrente elettrica ha svolto un ruolo enorme nello sviluppo della scienza dell'elettricità e del magnetismo. Contemporaneo di Volta, lo scienziato francese Arago considerava la colonna voltaica "lo strumento più straordinario mai inventato dall'uomo, senza escludere il telescopio e la macchina a vapore".

Subito dopo, Volta fece un'altra grande invenzione: inventò una batteria galvanica, pomposamente chiamata "corona dei vasi" e composta da molti

piastre di zinco e rame collegate in serie, calate a coppie in recipienti con acido diluito, sono già una fonte di energia elettrica abbastanza solida (Fig. 6.2). Possiamo presumere che da quel giorno fonti di corrente elettrica continua

colonna voltaica e batteria galvanica - divennero noti a molti fisici e furono ampiamente utilizzati nelle ricerche successive.

Il dispositivo di Volta ha spinto gli scienziati a lavorare sull'invenzione di tali fonti attuali. In particolare, la cella galvanica fu sistemata dal chimico inglese John Daniel (1790–1845). Nell'elemento Daniell, una lastra di rame dalla curvatura cilindrica è immersa in una soluzione di solfato di rame. La lastra di zinco si trova in un recipiente di terracotta poroso riempito con acido solforico diluito. Una corrente elettrica scorre attraverso il conduttore che collega la piastra di rame alla piastra di zinco. Nel 1839, il fisico tedesco Robert Bunsen (1811–1899) sostituì la lastra di rame con un cilindro di carbonio immerso nell'acido nitrico. Infine, il chimico parigino Leclanchet ha creato un elemento molto economico e conveniente che ha trovato ampia applicazione. Il suo elemento ha anche una lastra di zinco cilindrica curva e un cilindro di carbonio, ma sono entrambi immersi in una soluzione di ammoniaca.

LUIGI GALVANI: BIOGRAFIA

biografia

Nato il 9 settembre 1737 a Bologna. Studiò prima teologia, poi medicina, fisiologia e anatomia. Nel 1759 si laureò in teologia all'Università di Bologna e solo dopo aver discusso la sua tesi si interessò alla medicina (avvenne sotto l'influenza del suocero, il famoso medico e professore di medicina Carlo Galeazzi). Nonostante la laurea, Galvani cambiò bruscamente professione e si laureò nuovamente all'Università di Bologna, ma già in medicina. Il lavoro del maestro Galvani era dedicato alla struttura delle ossa umane. Dopo la sua vittoriosa difesa nel 1762, Galvani iniziò a insegnare medicina. Nel 1785, dopo la morte del suocero, Galvani prese il posto di capo del dipartimento di anatomia e ginecologia, da dove, poco prima della sua morte, fu licenziato per essersi rifiutato di prestare giuramento della Repubblica Cisalpina, fondata nel 1797 da Napoleone I. Le prime opere di Galvani furono dedicate all'anatomia comparata. Nel 1771 iniziò gli esperimenti sullo studio della contrazione muscolare e presto scoprì il fenomeno della contrazione muscolare di una rana sezionata sotto l'influenza di una corrente elettrica.

Attività scientifica

Verso la fine del XVIII secolo, John Walsh dimostrò la natura elettrica dello sciopero della pastinaca conducendo esperimenti nella città francese di La Rochelle e l'anatomista Hunter fornì una descrizione accurata dell'organo elettrico di questo animale. La ricerca di Walsh e Hunter fu pubblicata nel 1773.

Quando Galvani iniziò i suoi esperimenti nel 1786, non mancarono i tentativi di interpretazione fisica dei fenomeni mentali e fisiologici. Tuttavia, sono stati gli studi degli scienziati di cui sopra che hanno aperto la strada all'emergere della dottrina dell'elettricità animale.

Nel 1791, la famosa scoperta di Galvani è stata descritta nel suo Trattato sui poteri dell'elettricità nel movimento muscolare. I fenomeni stessi, scoperti da Galvani, furono a lungo chiamati “galvanismo” nei libri di testo e negli articoli scientifici. Questo termine è ancora conservato nel nome di alcuni apparati e processi. Lo stesso Galvani descrive così la sua scoperta:

Come Volta ha giustamente sottolineato in seguito, dal punto di vista fisico non c'era nulla di nuovo nel fatto stesso dello sgomento della zampa di una rana sezionata durante una scarica elettrica. Il fenomeno dell'induzione elettrica, ovvero il fenomeno del cosiddetto colpo di ritorno, fu analizzato da Magon nel 1779. Tuttavia, Galvani si avvicinò al fatto non come un fisico, ma come un fisiologo. Lo scienziato era interessato alla capacità di un farmaco morto di mostrare contrazioni vitali sotto l'influenza dell'elettricità.

Indagò questa facoltà con la massima pazienza e perizia, studiandone la localizzazione nella preparazione, le condizioni di eccitabilità, l'azione di varie forme di elettricità, e, in particolare, l'elettricità atmosferica. Gli esperimenti classici di Galvani lo hanno reso il padre dell'elettrofisiologia. Galvani, dopo aver effettuato una serie di esperimenti, è giunto alla conclusione dell'esistenza di una nuova fonte e di un nuovo tipo di elettricità. È stato portato a questa conclusione da esperimenti nella compilazione di un circuito chiuso di corpi conduttori e metalli (secondo lo stesso scienziato, era meglio usare metalli diversi, ad esempio una chiave di ferro e una moneta d'argento) e una preparazione di rana.

Dopo molte ricerche scientifiche, Galvani ha suggerito che il muscolo è una specie di batteria di vasi di Leida, continuamente eccitata dall'azione del cervello, che viene trasmessa attraverso i nervi. Così è nata la teoria dell'elettricità animale, è stata questa teoria a creare le basi per l'emergere dell'elettromedicina e la scoperta di Galvani ha fatto scalpore. Tra i seguaci dell'anatomista bolognese c'era Alessandro Volta.

Luigi Galvani nacque a Bologna il 9 settembre 1737. Esternamente la sua vita fu insignificante. Nel 1759 si laureò all'Università di Bologna (una delle più antiche d'Europa - fondata nel 1119) e vi soggiornò per lavorare. Studiò medicina e anatomia. La sua dissertazione era sulla struttura delle ossa; inoltre, ha studiato la struttura dei reni e delle orecchie degli uccelli. Galvani ha ricevuto una serie di nuovi dati, ma non ha dovuto pubblicarli, poiché poco prima la maggior parte di questi fatti è stata descritta dallo scienziato italiano A. Scarpa. Questo primo fallimento scientifico non scoraggiò Galvani.

Nel 1762, all'età di 25 anni, Galvani iniziò ad insegnare medicina all'Università di Bologna, un anno dopo divenne professore e nel 1775 capo del dipartimento di anatomia pratica. Era un eccellente conferenziere e le sue lezioni erano molto apprezzate dagli studenti. Ha anche lavorato molto come chirurgo. La pratica medica e l'insegnamento richiesero molto tempo, ma Galvani, da vero figlio della sua epoca, non abbandonò il lavoro puramente scientifico: sia descrittivo che soprattutto sperimentale.Dal 1780 Galvani iniziò a lavorare sulla fisiologia dei nervi e dei muscoli, che portò lui fama mondiale e molti guai.

Quindi, è chiaro il motivo per cui il dottor Galvani ha organizzato esperimenti e perché aveva una preparazione di rana sul tavolo. Ma cosa c'entra l'auto elettrica di Luigi Galvani con questo?

L'elettricità a quel tempo era considerata un "fluido elettrico", come un fluido elettrico speciale. Questa ipotesi è nata dopo che Gray ha scoperto che l'elettricità potrebbe "fluire" da un corpo all'altro se fossero collegati da filo metallico o altri conduttori.

Questa ipotesi, naturalmente, è stata ispirata dalle idee allora prevalenti in altri rami della fisica. Le proprietà di un liquido senza peso - l'etere - spiegavano la propagazione ondulatoria della luce; anche il calore era considerato un fluido imponderabile. L'ipotesi sull'essenza dell'elettricità è stata sottoposta a verifica sperimentale.

I corpi elettrificati sono stati accuratamente pesati e non sono stati in grado di rilevare l'aumento di peso. Pertanto, l'idea dell'assenza di gravità di una carica elettrica era il risultato non solo di un ragionamento speculativo, ma anche una conseguenza di una precisione di misurazione insufficiente.

Quando è diventato chiaro che la carica elettrica non può essere misurata pesando, i fisici hanno iniziato a inventare dispositivi fondamentalmente nuovi. Questi dispositivi - vari tipi di elettroscopi ed elettrometri - compaiono a metà del XVIII secolo. Nel 1746 compare l'elettrometro di Ellicot. nel 1747, l'elettroscopio di Nollet, lo stesso abate che mostrò al re a Versailles la scarica di una giara di Leida. Uno dei primi elettrometri è stato progettato da Richmann.

All'inizio si credeva che il fluido elettrico fosse una delle varietà di "calorico", Questa circostanza era giustificata dal fatto che durante l'attrito i corpi si riscaldano e si elettrizzano, e anche dal fatto che una scintilla elettrica può accendersi vari oggetti. Infine, è stato dimostrato che i conduttori di elettricità conducono bene il calore, mentre gli isolanti no. Alla fine, tuttavia, fu stabilita l'idea che il fluido elettrico senza peso fosse diverso dal calorico.

In primo luogo, è stato dimostrato che i corpi elettrizzati dal tatto non si riscaldano.

In secondo luogo, Gray ha mostrato che i corpi solidi e cavi sono elettrificati esattamente nello stesso modo, ma sono riscaldati in modi diversi, e ha concluso che il "calorico" è distribuito in tutto il volume del corpo e il fluido elettrico è distribuito sulla superficie.

Pertanto, l'idea dell'elettricità come liquido senza peso era sperimentalmente ben motivata al livello delle possibilità della fisica del 18° secolo e si adattava bene all'ideologia generale della fisica di quel tempo.

Abbiamo già detto che a quel tempo si cercava di spiegare una varietà di fenomeni - anche i terremoti - con l'elettricità, e il "meccanismo nervoso" non faceva eccezione. Nel 1743, lo scienziato tedesco Hansen avanzò l'ipotesi che il segnale nei nervi fosse di natura elettrica. Nel 1749, il medico francese Dufay difese la sua tesi sul tema “Il fluido nervoso non è elettricità?”. La stessa idea fu sostenuta nel 1774 dallo scienziato inglese Priestley, divenuto famoso per la scoperta dell'ossigeno. L'idea era chiaramente nell'aria.

In connessione con queste idee, due aree di ricerca sperimentale - lo studio dell'elettricità e lo studio dei processi nei nervi e nei muscoli - sono entrate in contatto l'una con l'altra. C'era la speranza di stabilire che i processi nei nervi sono processi di natura elettrica. Inoltre, le scariche elettriche erano allora largamente utilizzate per irritare i nervi, i muscoli scheletrici o il cuore (a questo scopo si usava un vaso di Leida, ad esempio, da D. Bernoulli e dallo stesso F. Fontana, di cui abbiamo già parlato ).

Ora non ci deve sembrare strano e casuale che sul tavolo del dottor Galvani, allievo di Fontana e impegnato in uno studio sperimentale del lavoro dei muscoli e dei nervi, ci fosse una macchina elettrica. Non è che ha reso omaggio alla moda. La macchina era necessaria perché, come si direbbe ora, lavorava non solo all'avanguardia della scienza, ma all'incrocio di due scienze: la fisiologia e la scienza dell'elettricità.

Dopo tutto ciò che è stato detto, qualcos'altro diventa incomprensibile: cosa ha attirato l'attenzione dell'assistente di Galvani, perché la contrazione del muscolo durante una scarica elettrica sembrava a Galvani così notevole. Perché il fatto che l'elettricità agisse come irritante sui nervi e sui muscoli era un fatto ampiamente noto.

Il fatto è che prima delle osservazioni di Galvani, questo effetto irritante era osservato solo a diretto contatto di un corpo carico con un muscolo o un nervo. Qui, non c'era tale contatto.

Di fronte a un nuovo fenomeno sconosciuto, Galvani, da vero figlio della sua età, inizia a indagare in modo accurato e completo su questo fenomeno. Fa un'ampia varietà di esperimenti. Ad esempio, mostra che l'effetto si osserva anche quando una zampa di rana viene posizionata sotto una campana di pompa in uno spazio senz'aria, quando viene scaricata una bottiglia di Leida invece di una macchina elettrica.

E anche quando la coscia di rana è inclusa nel circuito tra il parafulmine e il suolo, si riduce nel momento in cui il lampo lampeggia.

Ma per quanto interessanti fossero questi esperimenti, non fornivano alcuna informazione fondamentalmente nuova sui fenomeni elettrici negli organismi viventi: è stata scoperta un'altra forma dell'effetto irritante dell'elettricità, ma i fisici sapevano anche che i corpi possono essere elettrificati senza toccarsi, a distanza .

Nel 1786 Galvani iniziò una nuova serie di esperimenti, decidendo di studiare l'effetto dell'elettricità atmosferica “calma” sui muscoli di una rana. (A questo punto era stato dimostrato che c'era elettricità nell'atmosfera anche in assenza di un temporale.) Rendendosi conto che il piede della rana era, in un certo senso, un elettrometro molto sensibile, decise di provare a rilevare questa elettricità atmosferica con esso. Dopo aver appeso il preparato alla grata del balcone, Galvani ha atteso a lungo i risultati, ma la zampa non si è contratta con nessun tempo.

E il 26 settembre 1786 il piede finalmente si rimpicciolì. Ma questo non avveniva quando il tempo cambiava, ma in circostanze completamente diverse: la zampa di rana è stata sospesa alla grata di ferro del balcone con l'aiuto di un gancio di rame e ha toccato accidentalmente la grata con la sua estremità penzolante, Galvani controlla: si gira fuori che ogni volta che la catena "ferro - rame - zampa", si verifica immediatamente una contrazione dei muscoli della zampa, indipendentemente dal tempo. Galvani porta gli esperimenti al chiuso, usa diverse coppie di metalli e osserva regolarmente la contrazione dei muscoli delle zampe della rana.

Questo è qualcosa di completamente nuovo, non ci sono fonti di elettricità nelle vicinanze (nessuna macchina, nessun temporale) e la zampa della rana si sta restringendo.

Galvani organizza una bella esperienza nello spirito del suo tempo, quando le spettacolari manifestazioni pubbliche erano molto popolari. La zampa è appesa a un gancio di rame collegato a una scatola d'argento, in piedi in modo che la parte inferiore della zampa tocchi la scatola. La zampa si contrae e si stacca dalla scatola, questo spezza la catena, poi la zampa cade di nuovo, tocca di nuovo la scatola, si rialza ancora, ecc. C'è, come dice Galvani, qualcosa come un pendolo elettrico. (In effetti, questo sistema è del tutto analogo all'interruttore di corrente in un campanello elettrico, ma in quel momento non c'era corrente o campanello.)

Come si spiegano queste osservazioni? È noto sin dai tempi di Gilbert che il metallo non può essere elettrizzato per attrito. Galvani, come altri scienziati del suo tempo, credeva che l'elettricità non possa sorgere nei metalli, possono solo svolgere il ruolo di conduttori. Da ciò Galvani conclude che gli stessi tessuti delle rane sono la fonte di elettricità in questi esperimenti e che i metalli chiudono solo il circuito.

Ma perché sono necessari due metalli diversi in questa catena? Galvani indaga su questo problema e scopre che si può cavarsela solo con un pezzo di filo di rame.Quando si utilizza un metallo, la contrazione non si verifica sempre, è più debole, ma questo è già un piccolo dettaglio. La contrazione muscolare viene osservata visivamente, la forza di contrazione non viene misurata. È importante che i due metalli siano opzionali, e quindi insignificanti, afferma Galvani.

Galvani ha lavorato con una preparazione neuromuscolare: la zampa posteriore di una rana con un nervo sezionato e un pezzo conservato del midollo spinale. Nel primissimo esperimento riuscito, quando la zampa era appesa al balcone, il gancio di rame è stato fatto passare attraverso un pezzo della spina dorsale e la punta della zampa ha toccato la grata di ferro, Galvani decide che queste sono le condizioni migliori e non prova altri.

In tutti i suoi esperimenti, un'estremità dell'arco metallico tocca il midollo spinale o il nervo e l'altra estremità tocca la superficie della zampa. Galvani sviluppa il seguente schema: il muscolo della zampa è un vaso di Leida carico; nervo: un filo collegato al rivestimento interno della lattina; quando un conduttore metallico tocca un muscolo (guaina esterna) e un nervo (interno), il muscolo viene scaricato attraverso il nervo e questo provoca una contrazione.

Altri quattro anni vanno a Galvani per uno studio completo del fenomeno scoperto e, infine, nel 1791, apparve un'opera che riassume il lavoro decennale, il già citato "Trattato sulle forze dell'elettricità nel movimento muscolare".

Galvani considera la sua scoperta molto importante per l'umanità. Il fatto è che, come abbiamo già detto, a quel tempo c'erano una varietà di tentativi empirici di usare l'elettricità per curare le malattie, e questi tentativi non avevano basi teoriche. Galvani era prima di tutto un medico e voleva curare le persone. Egli stesso scrive alla fine del suo trattato che in futuro dirigerà tutti i suoi sforzi allo sviluppo di una nuova direzione nella medicina: l'elettromedicina.

Ma non era solo un medico, ma anche uno scienziato. Capì che per sviluppare una tale direzione, era molto importante mostrare che i fenomeni elettrici non sono qualcosa di estraneo agli organismi viventi, che l'elettricità è strettamente correlata alla vita, che "l'elettricità animale" per sua natura non è diversa dall'elettricità generata da una macchina elettrica. Non è un caso che Galvani, dopo esperimenti sulle rane, sperimenti su animali a sangue caldo, dimostrando che gli stessi fenomeni si possono ottenere su preparazioni neuromuscolari di uccelli e mammiferi.

Di conseguenza, i fenomeni elettrici sono inerenti a tutti gli animali, e quindi agli esseri umani! Galvani si permette anche di esprimere un'idea sulla causa di alcune malattie (ad esempio ipotizza che la paralisi possa essere associata a una violazione dell'isolamento nervoso, e infatti sono ormai note malattie causate da questa causa; o che l'epilessia possa essere associata con una forte scarica elettrica nel cervello, che si è anche rivelata vera in linea di principio) e sul possibile uso terapeutico dell'elettricità.

Proponendo la sua affermazione sull'esistenza dell'"elettricità animale", Galvani si è affidato anche allo studio dei pesci elettrici: in questo caso è stata dimostrata la loro capacità di generare elettricità. Il raggio elettrico è noto fin dall'antichità e l'anguilla elettrica è stata descritta nel XVII secolo dopo la scoperta dell'America. Ma poi, ovviamente, questi pesci non erano chiamati elettrici, perché non sapevano che il loro effetto su esseri umani e animali era in qualche modo collegato all'elettricità.

Tuttavia, dopo la scoperta della giara di Leida, la cui scarica provocava lo stesso effetto del contatto con la rampa elettrica, il botanico francese M. Adanson suggerì che la scarica del pesce elettrico e la scarica della giara di Leida sono della stessa natura.

Verificando questa ipotesi, lo scienziato inglese J. Walsh ha mostrato che la scarica di una pastinaca elettrica si trasmette attraverso conduttori, ma non si trasmette attraverso isolanti e scarica il pesce attraverso una catena di più persone (ricordate l'esperienza dell'abate Nollet!), cioè ricevuta argomentazioni a favore della natura elettrica di questa categoria. Infine, Walsh osservò lo scarico della rampa attraverso una striscia di pellicola incollata sul vetro con un taglio sottile; ad ogni scarica, una scintilla saltava nel punto del taglio. Nel 1776, G. Cavendish, avendo attaccato dei conduttori alla parte posteriore e al ventre della pastinaca, misurò la carica da essa creata usando un elettroscopio di sambuco.

Galvani lavorava anche con i raggi elettrici, una delle specie di questi pesci porta addirittura il suo nome: Torpedo Galvani. Se i raggi possono generare elettricità, allora perché nessun muscolo può generarla? E Galvani sottolinea nel suo "Trattato..." la somiglianza dell'elettricità derivante dall'attrito, dell'elettricità atmosferica, dell'elettricità dei raggi e dell'"elettricità animale" da lui scoperta.

È molto interessante che, nonostante l'evidenza abbastanza convincente che l'azione della rampa sia associata a una scarica elettrica, c'erano molte persone che credevano che "l'elettricità animale" dovrebbe essere diversa dall'elettricità ordinaria, dovrebbe avere alcuni segni della sua origine speciale .

Questo punto di vista fu sostenuto, in particolare, da J. Priestley, e più di mezzo secolo dopo, da G. Devi. Questa circostanza spinse M. Faraday a intraprendere nel 1837-1839. una serie di opere speciali in cui ha mostrato che l'elettricità da attrito, l'elettricità dalle celle galvaniche, già note all'epoca, e l'elettricità dai pesci non sono diverse tra loro. L'enorme autorità di Faraday ha contribuito al riconoscimento generale dell'identità di "animale" e dell'elettricità ordinaria.

Berkinblit M. B., Glagoleva E. G. "Elettricità negli organismi viventi"

Il passo avanti più importante nello sviluppo della teoria dei fenomeni elettrici e magnetici è stata l'invenzione della prima fonte di corrente continua: una cella galvanica. La storia di questa invenzione inizia con l'opera del medico italiano Luigi Galvani (1737 - 1798), risalente alla fine del XVIII secolo. Era interessato all'azione fisiologica di una scarica elettrica e ha intrapreso una serie di esperimenti per chiarire l'effetto di una scarica elettrica sui muscoli di una rana sezionata.

Nel 1780 un professore di anatomia a Bologna, Luigi Galvani, studiò il sistema nervoso delle rane sezionate. Accadde così per caso che un fisico stesse sperimentando l'elettricità nella stessa stanza. Distrattamente, Galvani posò la rana sezionata sul tavolo della macchina elettrica. In quel momento, sua moglie è entrata ed è rimasta inorridita nel vedere che quando sono apparse delle scintille nell'auto, le gambe della rana morta si sono mosse.

Galvani si è avvicinato al fatto da vero scienziato. Ha ripetuto l'esperimento molte volte in diverse combinazioni. Incuriosito dall'effetto osservato, Galvani decise di verificare se l'elettricità atmosferica non avrebbe avuto lo stesso effetto sulle zampe di una rana. Infatti, collegando un'estremità del nervo della zampa della rana con un conduttore a un palo isolato esposto sul tetto, e l'altra estremità del nervo al suolo, notò che durante un temporale i muscoli della rana si contraevano di tanto in tanto.

Galvani ha quindi appeso le rane sezionate con ganci di rame agganciati al loro midollo spinale vicino alle ringhiere di ferro del giardino. Ha scoperto che a volte quando i muscoli della rana toccavano la recinzione di ferro, i muscoli si contraevano. Inoltre, questi fenomeni sono stati osservati con tempo sereno. Di conseguenza, ha deciso Galvani, in questo caso non è più un temporale la causa del fenomeno osservato.

A conferma di questa conclusione, Galvani fece un esperimento simile in una stanza. Prese una rana, il cui nervo spinale era collegato a un uncino di rame, e la posò su una piastra di ferro. Si è scoperto che quando il gancio di rame ha toccato il ferro, i muscoli della rana si sono contratti.

Galvani pensava di aver scoperto "l'elettricità animale", cioè l'elettricità che si produce nel corpo di una rana. Quando il nervo della rana viene chiuso con un gancio di rame e una piastra di ferro, si forma un circuito chiuso, attraverso il quale scorre una carica elettrica (fluido elettrico o materia), che provoca la contrazione muscolare.

Sono state conservate registrazioni dettagliate del ragionamento e degli esperimenti dello scienziato. Alla fine, è giunto alla conclusione che per il brivido delle zampe basta avere due metalli: rame e ferro. E inoltre: metalli diversi danno un effetto diverso. Eppure decise che l'energia elettrica era nei muscoli della rana. Ha speso un sacco di tempo e fatica cercando di dimostrare quest'ultima conclusione. Nessuno è stato in grado di dimostrarlo nemmeno dopo Galvani.