电生理学研究的先驱——伽伐尼

2024-08-15 1656 阅读 · 1656 喜欢 · 1656 评论
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路奇·阿洛伊西奥·伽伐尼(Luigi Aloisio Galvani,1737-1798),意大利解剖学家、生理学家、医生,电生理学研究的先驱。

1737年9月9日,伽伐尼出生于意大利波洛尼亚一个旧式的富足家庭,父亲是一位金匠,他从小接受了正规教育。1755年,在父母的劝说下,他放弃了进入教堂的机会,入读波洛尼亚大学药学院、文学院,1759年毕业,同时获得医学和哲学学位。他职业生涯的最初几年包括医学实习、解剖研究和讲授医学课程。1762年,发表论文《骨骼的形成和发展》,获得了医学博士学位。1764年,他与自己老师的女儿露西娅·加列亚齐结婚。1775年,被聘为波洛尼亚大学解剖学教授,开展教学与科研工作。

伽伐尼人生的最后十年,在生活上和政治上都饱受打击。1790年,他的妻子去世了,他开始消沉。1797年,法国占领意大利,他拒绝向拿破仑效忠,被剥夺一切职位,就此失去了经济来源。1798年12月4日,贫病交加的伽伐尼在波洛尼亚去世,终年61岁。

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意大利(1934):第一届国际电子无线电生物学大会,伽伐尼

伽伐尼的科研工作,主要包括比较解剖学、生理学研究等,他希望能够通过自己的研究来理解神经和肌肉的功能。

肌肉为什么会收缩而使肢体能够运动?这是自古以来人们极感兴趣并一直想弄明白的事情。然而长期以来,人们对此所做的研究却一直没有取得成效,直到伽伐尼于1780年开始解剖青蛙,对蛙腿的肌肉与神经进行研究,对这个问题的探索才开始有所突破。

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意大利(1991):无线电百年,伽伐尼及其电生理研究实验装置

在伽伐尼所处的十八世纪,意大利渔民在生产劳动中发现了一个奇怪的现象:将刚刚腌制的鱼用铜钩子挂在凉台上晾晒的时候,只要鱼肉一碰到阳台上的铁栏杆,它的肌肉就会收缩。渔民的这个发现引起了伽伐尼的注意,他一开始认为这是受了雷电的影响,于是用铜钩勾住青蛙腿,拉一根长长的金属线挂在凉台上进行实验,结果发现无论雷雨天气还是晴天,只要蛙腿与铁栏杆相连接,蛙腿肌肉就会收缩,从而证明这种现象与雷电无关。

伽伐尼在实验室里重复了这个实验,他的两只手分别拿着不同的金属器械,将其同时碰到青蛙的大腿上,这时蛙腿肌肉立刻就会抽搐一下,仿佛受到了电流的刺激,而当只用一种金属器械去触碰青蛙时,则无此种反应。伽伐尼经过反复实验后认为,发生这种现象是由于动物躯体内部产生了一种电的缘故,他将这种电称之为“动物电”。他还认为,“动物电”分布在动物的各个器官之间,是动物细胞中的一种内在的生命力,脑是分泌“电液”的重要器官。

1791年,伽伐尼将此实验结果写成论文《肌肉运动的电效应》公布于学术界,立即引起了物理学家和生理学家的极大兴趣,他们竞相重复伽伐尼的实验,企图找到一种躯体内部产生电流的方法,从而证实“动物电”的存在。

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马尔代夫(2000):伽伐尼于1780年开始用青蛙做实验,对蛙腿的肌肉与神经进行研究

曾任帕维亚大学物理学教授的阿里山德罗•伏特(Alessandro Volta,1745-1827),并不同意自己的同乡伽伐尼的观点(即两种不同的金属与蛙的肌肉接触会产生电流),他认为这是不同金属在盐溶液中形成的原电池现象。为了论证自己的观点,他于1794年把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验,结果发现这两种金属片中只要有一种与溶液发生了化学反应,金属片之间就能够产生电流,从而确定产生电流并不需要动物组织的存在。伏特由此指出,伽伐尼发现的“动物电”,在本质上是两种不同金属和湿的动物体连在一起产生的,不是“动物电”而是“金属电”。伏特的异议,促使伽伐尼进行更加严密的实验,并取得了成效。他很快就修正了自己的解释,并从实验中获得了动物体内确实存在“动物电”的新证据。

从现代科学来看,正是不同金属在盐溶液(刚腌制的鱼或蛙腿表面的液体也是盐溶液)中产生了电,电刺激肌肉或支配肌肉的神经从而导致肌肉收缩。而肌肉收缩的本质,则是神经和肌肉本身都是可兴奋组织,可以产生生物电。由此可见,伽伐尼和伏特各自掌握了真理的一部分。

伽伐尼的发现,引出了伏特电(两种不同的金属在潮湿的环境中接触而产生电流的现象,伏特在此基础上发明了伏特电堆,并于1800年展示了第一个伏特电池)和电生理学的建立,开辟了电生理学研究的道路。伏特真诚地说:“伽伐尼的工作,在物理学和化学史上,都是足以称得上划时代的伟大发现之一。”

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意大利(1992):伏特与伏特电堆

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