Physiologen erforschen die Funktion einzelner Organe sowie des gesamten Organismus von Mensch und Tier. Durch das Verständnis physiologischer Prozesse lassen sich deren Veränderungen unter verschiedenen Lebensbedingungen vorhersehen und sogar gezielt beeinflussen. Die Physiologie bildet die theoretische Grundlage für Medizin, Veterinärwissenschaften und Psychologie. Einer der bedeutendsten Physiologen war Julius Bernstein. Seine Forschung zu Nerven- und Muskelimpulsen führte zu entscheidenden Erkenntnissen, die zahlreiche neurobiologische Experimente inspirierten. Mehr über den deutschen Wissenschaftler auf berlinname.eu.
Wissenschaftliche Laufbahn
Julius Bernstein wurde am 18. Dezember 1839 in Berlin geboren. Sein Vater war der Gründer der Kongregation für Reformjudentum in Berlin (1845). Bernstein studierte Medizin an der Universität Breslau unter der Anleitung des Physiologen Rudolf Heidenhain und setzte sein Studium an der Humboldt-Universität zu Berlin bei Emil du Bois-Reymond fort, ebenfalls einem renommierten Physiologen.
1864 begann Bernstein seine Arbeit am Physiologischen Institut der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, wo er als Assistent des berühmten Physiologen Hermann von Helmholtz tätig war. 1872 wurde er Professor für Physiologie an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und gründete dort 1881 das Physiologische Institut.
Die Membranhypothese – ein Meilenstein der Neurophysiologie
Julius Bernstein konzentrierte sich in seiner Forschung auf Neurobiologie und Biophysik. Berühmt wurde er durch seine „Membranhypothese“, die den Ruhepotenzial-Mechanismus in Nerven- und Muskelzellen erklärte.
Seine Theorie besagte, dass die meisten Zellen im Körper geladene Ionen nutzen, um ein elektrisches Potenzial über ihre Zellmembran aufzubauen. Bernstein stellte fest, dass Nerven- und Muskelzellen von einer selektiv durchlässigen Membran umgeben sind, die im Ruhezustand hauptsächlich Kaliumionen passieren lässt. Diese Ionen sind essenziell für die Funktion lebender Zellen. Doch bei Erregung der Zelle können auch andere Ionen in die Membran eindringen, was elektrische Signale auslöst.
Seine Forschung zur Membranhypothese veröffentlichte er in zwei bahnbrechenden Werken:
- „Untersuchungen zur Thermodynamik der bioelektrischen Ströme“ (1902)
- „Elektrobiologie. Die Lehre von den elektrischen Vorgängen im Organismus auf moderner Grundlage dargestellt“ (1912)
Grundlage für die Erforschung von Nervenimpulsen
Bernstein war der erste Wissenschaftler, der eine biophysikalische Erklärung für das Aktionspotenzial lieferte. Er definierte diese als kurzzeitige Spannungsschwankungen der Zellmembran, die mit der Erregung lebender Zellen einhergehen. Damit legte er den Grundstein für die quantitative Theorie der Elektrophysiologie.
Dank seiner Forschung begannen Neurowissenschaftler, das Gehirn als hochentwickeltes Ergebnis der biologischen Evolution zu untersuchen. Seine Theorien wurden später von Alan Lloyd Hodgkin und Andrew Huxley weiterentwickelt, die 1963 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielten. Ihre Forschung beschrieb die elektrischen Mechanismen zur Generierung und Weiterleitung von Nervenimpulsen anhand der Riesenaxon-Zellen des Tintenfischs.
Erfinder des „Differentialrheotoms“
Julius Bernstein gilt auch als Erfinder des Differentialrheotoms – eines Geräts zur Messung der Geschwindigkeit bioelektrischer Impulse. Nach seiner Pensionierung fasste er seine elektrophysiologischen Arbeiten zusammen und erweiterte seine theoretischen Konzepte in dem Buch „Elektrobiologie“, das als Standardwerk der Neurophysiologie gilt.In mehreren deutschen Universitäten wurden Zentren für computergestützte Neurowissenschaften nach Bernstein benannt, um sein wissenschaftliches Erbe zu würdigen. Der große Physiologe starb am 6. Februar 1917.