Электрические характеристики органов, тканей, клеток и мембран изучает электрофизиология. Электрофизиологи исследуют как функции отдельных биомолекул, так и работу целых органов (сердца, мозга и т.п.). Основателем современной электрофизиологии считается немец Эмиль Дюбуа-Реймон. Подробнее об ученом, исследовавшем электрическую активность в нервах и мышечных волокнах, читайте дальше на berlinname.
Образование
Ученый родился 7 ноября 1818 года в Берлине в семье гугенотского происхождения. Его мать происходила из выдающейся семьи торговцев, ученых и художников. Отец же был бедным иммигрантом, приехавшим в германскую столицу из франкоязычного швейцарского кантона Невшатель.
Эмиль Дюбуа-Реймон получил образование во Французской гимназии, после которой поступил в Берлинский университет имени Гумбольдтов. Сначала он учился под руководством известного историка церкви Августа Неандера и увлекался натурфилософией, геологией и физикой. Впоследствии Дюбуа-Реймон сменил сферу интереса на медицину. Он изучал ее с большим рвением, благодаря чему привлек внимание Иоганна Петера Мюллера – немецкого естествоиспытателя, одного из основоположников современной физиологии, сравнительной анатомии и эмбриологии.
Научная карьера
В 1840 году Мюллер назначил Эмиля Дюбуа-Реймона своим помощником по физиологии. Основной темой его исследований стали электрические явления в организмах животных. Дюбуа-Реймон исследовал электрических рыб, то есть таких, что способные генерировать электрические поля вокруг себя с целью определения наличия других животных поблизости. В частности, это необходимо для защиты от хищников или оглушения добычи. Электрические рыбы водятся как в океанах, так и в пресной воде. Электрические поля они производят с помощью электрического органа, состоящего из электроцитов, модифицированных мышечных или нервных клеток.
Изучая электропроводность вдоль нервных и мышечных волокон, исследователь обнаружил, что раздражитель, приложенный к электроположительной поверхности нервной мембраны, влечет за собой снижение электрического потенциала в этой точке. После этого «точка пониженного потенциала», то есть импульс, проходит по нерву как «волна относительного негатива». Берлинец продемонстрировал, что такое явление «отрицательной вариации» также происходит в поперечнополосатых мышцах и является основной причиной мышечного сокращения. Он выдвинул общую концепцию, согласно которой живую ткань, например мышцу, следует рассматривать как состоящую из ряда электрических молекул. Электрическое поведение мускулы является продуктом этих элементарных единиц.
Впоследствии другие исследователи развили теорию Дюбуа-Реймона и выяснили, что процесс стимуляции нервов и мышц гораздо сложнее. Впрочем, берлинец заложил основы для этих исследований. Именно он считается основателем современной электрофизиологии. В то же время было немало критиков концепции Дюбуа-Реймона. Например, физиолог Лудимар Герман утверждал, что неповрежденная живая ткань, например мышца, не генерирует электрический ток, если она не получила травмы.
Результаты исследований по биоэлектрике Эмиль Дюбуа-Реймон обнародовал в научных журналах, а также в своей работе Untersuchungen über die thierische Elektrizität. В 1852 году, живя в одиночестве и не имея возможности занять должность профессора, он отправился в Англию, где женился на троюродной сестре. У супругов родилось 10 потомков, однако один ребенок умер в детском возрасте. В 1858 году Дюбуа-Реймон возглавил кафедру физиологии в Берлинском университете имени Гумбольдтов. Здесь он проводил свои исследования в течение многих лет без должного приспособления. Лишь в 1877 году прусское правительство удовлетворило его просьбу о современной физиологической лаборатории в вузе. В 1851 году исследователь был принят в Академию наук Берлина.
Берлинец считается разработчиком ряда приборов, которые сделали возможным проведение электрофизиологических исследований. Например, он создал неполяризующиеся электроды, с помощью которых можно соединять измерительные аппараты и живую ткань. Он же изобрел генератор переменного тока и потенциометр, задача которых подавать градуальный ток на препарат. С помощью этих приборов, а также сконструированного гальванометра исследователь изучал ток в мышцах лягушки, а впоследствии и человека.
Дюбуа-Реймон сотрудничал с физиологами Германом фон Гельмгольцем, Карлом Людвигом и Эрнстом фон Брюке. Их работа оказалась очень важной для немецкой физиологии и биологии в целом. Разработанная учеными университетская биофизическая программа, направленная на сведение физиологии к прикладной физики и химии, повлияла на психологические теории Зигмунда Фрейда.
Ораторская деятельность
Эмиль Дюбуа-Реймон прославился в Германии не только своими новаторскими исследованиями, но и лекциями и провокационными речами. Его доклады касались науки, философии, истории и литературы. Именно он представил Чарльза Дарвина немецким студентам, что повлекло за собой двухдневные дебаты в прусском парламенте. Он же спросил публику накануне франко-прусской войны, не потеряла ли Франция свое право на существование, из-за чего стал объектом критики среди политиков. В 1877 году ученый представил нетипичный взгляд на прошлое, согласно которому наука – единственная деятельность, способствовавшая хотя бы каким-либо улучшениям. Наука, по его словам, является основным орудием цивилизации, а история науки – существенная история человечества. Скончался электрофизиолог в 1896 году в родном Берлине.