"Giovanni Aldini i elektrofizjologia czyli: od potwora Frankensteina do komputerów sterowanych myślami".
Wiedza o elektrycznych właściwościach komórek i tkanek, obecnie kryjąca się pod etykietą elektrofizjologii, posiada długą i nieco mroczną historię. Rozbudzała ona nadzieje na opanowanie umiejętności wskrzeszania umarłych do życia, zaowocowała także zrodzeniem się w twórczości literackiej postaci potwora Frankensteina. Chociaż wizje przywracania zmarłych do życia i monstrum z powieści Mary Shelley okazały się nie w pełni prorocze współczesna elektrofizjologia i jej subdyscypliny doprowadziły do interesujących odkryć prowadzących do budowy niemniej niezwykłych wynalazków. Dzieje badań bioelektrycznych cech organizmów są zapisem drogi jaką podążyła nauka, prowadzącą od wczesnych makabrycznych eksperymentów z bezgłowymi ludzkimi korpusami do wynalezienia ratujących życie defibrylatorów oraz wyrafinowanych urządzeń takich jak interfejsy mózg-komputer.
… ja jestem jak strzaskane drzewo: piorun poraził moją duszę. I czułem wtedy, że przeżyję to wszystko, co mnie jeszcze czeka, by pokazać światu to, czym wnet być przestanę ...
,,Frankenstein, albo współczesny Prometeusz"
Mary Shelley
Zdolność organizmów żywych do generowania elektryczności była cechą znaną i wykorzystywaną przez ludzi od czasów starożytnych. Na przykład Scribonius Largus, lekarz rzymski praktykujący swą sztukę na początku pierwszego wieku naszej ery, opisywał wykorzystanie ryb elektrycznych w terapii wielu schorzeń, wśród których znalazły się artretyzm, bóle głowy i różnorodne paraliże. Sama elektryczność opisywana była jeszcze wcześniej, o czym świadczą zapiski pochodzące ze starożytnych Chin oraz Starożytnej Grecji, gdzie o zjawisku tym wspominał choćby Tales z Miletu.
Pomimo wczesnego zainteresowania fenomenem elektryczności i próbami praktycznego zastosowania tego zjawiska, przez wieki ludziom nie udało się głębiej zrozumieć jego istoty, w tym również pojąć roli, jaką odgrywa ono w funkcjonowaniu organizmów żywych. Sytuacja ta zaczęła się zmieniać w XVIII wieku, gdy coraz więcej faktów i drobnych odkryć poczęło układać się wreszcie w większą i bardziej spójną naukową całość. Butelka lejdejska, pionierska konstrukcja służąca do gromadzenia ładunku elektrycznego w postaci elektryczności statycznej, której użycie rozpowszechniło się w połowie XVIII wieku, spopularyzowała próby wykorzystania zjawisk elektrycznych w celach terapeutycznych. Zdawano sobie już wtedy sprawę, czego przykładem są twierdzenia słynnego ówczesnego fizjologa Alberta von Hallera, że niektóre tkanki organizmów zwierzęcych, przede wszystkim mięśnie i nerwy, są wyjątkowo wrażliwe na elektryczną stymulację, jednak nie wiedziano, że zjawiska elektryczne odgrywają kluczową rolę także w ich normalnym funkcjonowaniu. Ważne odkrycia i rozważania w tym obszarze są zasługą eksperymentów z końca XVIII wieku i późniejszych. Prowadzone były między innymi przez Luigiego Galvaniego, jego współpracowników, w tym siostrzeńca Giovaniego Aldiniego oraz ich słynnego adwersarza Alessandro Volty.
Giovanni Aldini
Kurczące się żabie udka
Nie jest pewne czy obserwacja, która doprowadziła Luigiego Galvaniego do zainteresowania się rolą zjawisk elektrycznych w organizmie i uczyniła z niego pioniera elektrofizjologii, miała miejsce w laboratorium, czy też - jak mówi anegdota - zrodziła się w kuchni podczas przygotowywania przez jego żonę żabich udek. Faktem jest jednak, że zaważyła ona silnie na kierunku pracy i dalszej karierze naukowej włoskiego uczonego. Od momentu gdy zauważył on kurczenie się kończyn nieżywej już żaby głównym celem jego dociekań stało się wyjaśnienie, dlaczego części ciała zwierząt poruszają się gdy ich nerwy i mięśnie dotykane są metalowymi przedmiotami.
W poszukiwaniu odpowiedzi na to pytanie Galvani przeprowadził wiele eksperymentów i w końcu wysunął tezę, że powodem kurczenia się mięśni żab jest fenomen określany przez niego mianem "elektryczności zwierzęcej". Ten specyficzny rodzaj energii elektrycznej generowany miał być przez domniemany płyn w organizmach zwierząt, która to substancja pochodzić miała z mózgu i znajdujących się w ciele nerwów. Z tym wyjaśnieniem nie zgodził się inny ówczesny uczony, Alessandro Volta. Będąc pod wrażeniem elegancji badań Galvaniego, nie podzielał jednak kluczowych, wyciągniętych przez ich autora wniosków i przy pomocy doświadczeń z urządzeniem nazwanym później stosem lub ogniwem Volty (składającym się krążków miedzianych i cynkowych oddzielonych papierem nasączonym słoną wodą) przekonywał kategorycznie, że to nie organizm zwierzęcia, lecz stykające się z nim metale są źródłem prądu w doświadczeniach Galvaniego.
Naukowy spór, jaki wynikł z odmienności wyjaśnień Volty i Galvaniego, szczególnie silnie poruszył współpracującego z Galvanim siostrzeńca: Giovaniego Aldiniego. Posiadając oprócz dziedzictwa naukowego także pewien osobisty dług wdzięczności względem swojego wujka, który jako lekarz opiekował się nim podczas ciężkiej choroby, stał się Aldini głównym obrońcą i propagatorem teorii zwierzęcej elektryczności, nazwanej przez niego na
cześć swego mentora galwanizmem.
Aldini kontynuował eksperymenty Galvaniego, opatrywał gorliwie kolejne wydania dzieł swego wuja obszernymi komentarzami oraz próbował znaleźć praktyczne medyczne zastosowania galwanizmu. Na tym ostatnim polu odnotował nawet pewne sukcesy, chociaż za paradoks uznać można fakt, że w wielu przeprowadzanych przez siebie zabiegach medycznych używał on wynalazku zaprojektowanego przez swojego największego adwersarza: ogniwa konstrukcji Volty. Aldini próbował leczyć za pomocą galwanizmu między innymi choroby psychiczne. Jednym z najobszerniej opisanych przypadków w tym zakresie jest przeprowadzona przez niego pionierska elektroterapia Louisa Lanzariniego, pacjenta ze szpitala Świętej Urszuli w Bolonii cierpiącego na melancholię, czyli kondycję, którą dzisiaj sklasyfikowano by zapewne jako wielką depresję. Lanzarini poddany został regularnym elektrostymulacjom przy użyciu stosu Volty. Procedura polegała na połączeniu pacjenta z ogniwem, z którym miał kontakt poprzez drut zamieszczony na ogolonej głowie (a konkretnie na kości ciemieniowej) oraz dłoń, którą dotykał podstawy stosu. Wedle świadectw pisanych nastrój Lanzariniego poprawiał się sukcesywnie i po kilkunastu tygodniach terapii pacjent został całkowicie wyleczony. By zweryfikować efektywność swojej metody, Aldini zatrudnił byłego pacjenta na jakiś czas jako pomocnika w domu, prowadząc obserwacje jego zdrowia zanim pozwolił mu wrócić do rodzinnej wioski. Zakończona sukcesem elektroterapia depresji była " jak można stwierdzić - prekursorska w stosunku do stosowanych czasem obecnie elektrowstrząsów - terapii owianej złą sławą, stanowiącą jednak ostatnią dostępną metodę leczenia w przypadkach lekoopornych i ekstremalnie ciężkich przypadków zaburzeń nastroju.
Ciała bez głowy i reanimacja
Pomimo obiecujących rezultatów terapii wyprowadzonych z galwanizmu, wyobraźnię współczesnych Aldiniego najbardziej poruszały inne aspekty jego pracy. Były nimi przede wszystkim organizowane przez niego demonstracje osiągnięć galwanizmu oraz niektóre - mogące się wydawać makabryczne jak na obecne standardy - prowadzane przez niego eksperymenty. Aldini, przekonany o słuszności teorii zwierzęcej elektryczności, stawiał nieskromnie za cel swojej pracy, wedle własnych słów, opanowanie umiejętności produkowania, reanimowania i kontrolowania sił witalnych rządzących organizmami żywymi. Sprawiło to, że znacznie poszerzył w stosunku do swego poprzednika zakres prowadzonych badań. Oprócz zwierząt zimno-, a także ciepłokrwistych, w swoich pracach badawczych wykorzystywał również ciała ludzi. Najczęściej byli to kryminaliści, na których wykonano właśnie wyrok śmierci. Niestety, jako że w rodzinnej Bolonii śmierć aplikowano skazańcom przez dekapitację, czyli obcięcie głowy, nie wszystkie eksperymenty jakie Aldini pragnął przeprowadzić były w jego zasięgu w rodzinnych stronach. Mimo to, już same badania prowadzone we Włoszech okazały się owocne i niezwykle intrygujące. Udało się między innymi Aldiniemu stymulować ruchy mięśni i całych części ciała poprzez aplikację prądu elektrycznego do różnych obszarów kory mózgowej - do czego wykorzystywał między innymi nie odseparowane jeszcze od korpusów głowy byków. Motywując się chęcią kontroli "sił witalnych" organizmu, Aldini łączył również ze sobą odcięte głowy skazańców, przepuszczając prąd z jednej z nich do drugiej, wykonywał ponadto wiele przeróżnych doświadczeń na samych korpusach ludzkich pozbawionych głów.
Największą sławą okryta została jednakże dokonana przez Aldiniego demonstracja osiągnięć galwanizmu, jaką przeprowadził on za granicą w Londynie na początku 1803 roku. W asyście prominentnych miejscowych anatomów i chirurgów użył on prądu elektrycznego do wywołania konwulsji ciała 26 letniego George’a Forstera - kryminalisty powieszonego wcześniej za dokonanie morderstwa swojej żony i dwójki dzieci. Aldini chętnie wykorzystał tę okazję użycia swych urządzeń na skazańcu właśnie w stolicy Anglii, gdyż w Italii nie miał dostępu do ciał osób zmarłych wskutek uduszenia, a jego marzeniem od dawna było opanowanie techniki resuscytacji topielców za pomocą prądu, czego niejednokrotnie próbowano już wcześniej, ale z kiepskimi rezultatami. Dowiedzenie się czy możliwa jest reanimacja osób zmarłych wskutek uduszenia było również jednym z dążeń sponsorów londyńskiej wizyty Aldiniego.
Efekt przeprowadzonego 17 stycznia na ciele Forstera doświadczenia był dramatyczny i zgromadzeni świadkowie przekonani byli, iż już niewiele zabrakło do całkowitego ożywienia kryminalisty. Demonstracja ta została niedługo później szeroko opisana w The Times , poruszając w ten sposób bardzo silnie wyobraźnię ówczesnej opinii publicznej, co zaowocowało zresztą różnorakimi konsekwencjami. Sam Aldini zdobył reputację kogoś na podobieństwo literackiego Doktora Fausta, sława zaś jego eksperymentów - jak powszechnie się uważa " stała się częścią inspiracji angielskiej nastolatki, a później uznanej pisarki, Mary Shelley, autorki słynnej powieści o Frankensteinie i jego powołanym do życia potworze, stworzonym z kawałków trupich ciał.
Dziewiętnastowieczny Prometeusz?
Mimo pewnej sławy, duża część odkryć i badań Giovaniego Aldiniego nie znalazła bezpośredniej kontynuacji, a nawet on sam nie podążył śladem niektórych interesujących wyników swych badań. Pomimo to uważa się, że zarówno on, jak i Luigi Galvani oraz Alessandro Volta, są siewcami ziarna, z którego zarówno pośrednio, jak i bezpośrednio, wyrosło wspaniałe drzewo współczesnej elektrofizjologii. Na drodze wzrostu tego drzewa pojawiło się później jeszcze wiele wybitnych postaci, takich jak Willem Einthoven uznawany za ojca elektrokardiografii, pionierzy elektroencefalografii Richard Caton, polski uczony Adolf Beck i niemiecki lekarz Hans Berger, czy w końcu Étienne-Jules Marey, który dokonał w 1890 roku pierwszej rejestracji elektrycznej aktywności mięśni i ukuł termin elektromiografia. Osoby te oraz wielu innych uczonych i wynalazców, którzy bezlikiem odkryć dokonanych w XIX i XX wieku odpowiedzialni byli za rozwój elektrofizjologii, doprowadzili w końcu na przestrzeni dwóch stuleci do tego, iż niektóre aspiracje Giovaniego Aldiniego i wizje jego współczesnych, stały się po części rzeczywistością.
Chociaż nie potrafimy wskrzeszać wszystkich zmarłych, będące owocem badań w zakresie elektrofizjologii urządzenia takie jak defibrylatory potrafią przywracać do życia niektóre osoby omal tak, jak wyobrażał to sobie Aldini. Głębokie stymulatory mózgowe, znajdujące zastosowanie w leczeniu chorób takich jak choroba Parkinsona, kontrolują procesy rozumiane przez XIX-wiecznych uczonych jako tajemnicze "siły witalne" w ciele. Wiedza o bioelektryczności i jej roli w funkcjonowaniu ciała otworzyła nawet daleko szerzej sięgające perspektywy. Dzięki postępowi w dziedzinie elektroencefalografii możliwe stało się budowanie nieinwazyjnych interfejsów mózg-komputer, które mogą być wykorzystywane do sterowania oprogramowaniem lub maszynami za pomocą kontroli stanów własnego umysłu. Większe możliwości kryć się mogą jeszcze, w podobnych urządzeniach o charakterze pół-inwazyjnym i inwazyjnym, łączącym elektrody bezpośrednio z tkankami. Szczególną nadzieję wiąże się też choćby z rozwojem neuroprotetyki, raczkującej dopiero dyscypliny, która ogromnie wiele zawdzięcza wiedzy z elektrofizjologii.
Spoglądając refleksyjnie na osiągnięcia, jakie dała nam wiedza o elektrycznych właściwościach organizmów żywych, trudno nie nawiązać na koniec do drugiej części tytułu powieści Mary Shelley Frankenstein, albo współczesny Prometeusz, która inspirowana była mocno teorią galwanizmu. Chociaż specyficzna "zwierzęca elektryczność" nie istnieje, to opanowanie nauki o bioelektrycznych właściwościach tkanek, której pionierem był Aldini, jest dla medycyny równie istotne jak opanowanie ognia przez ludzi, które w starożytnej opowieści umożliwił ludzkości mityczny Prometeusz.
opublikowane przez: Jakub Juranek
Pomysł tytułu i zdjęcia : http://ambranna.blog...ankenstein.html
źródło : http://www.naukowy.p...wanych-myslami/
