Scientia

Concepţia modernă dominantă astăzi este una care poate fi numită "materialistă", susţinând că ceea ce numim "minte" este produsul interacţiunilor fizice inter-neuronale din creier. Dar cum se transmit "comenzile" creierului către restul corpului? Şi cu ce viteză? Cine şi cum a determinat viteza impulsului nervos?

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (31 august 1821-8 septembrie 1894) a fost un savant german ce a adus contribuţii importante în mai multe domenii ale cunoaşterii: fiziologie, fizică, filozofie şi psihologie. Este de menţionat că Helmholtz nu a fost un psiholog de meserie; în fapt, termenul nici măcar nu exista pe vremea lui. Acesta s-a născut la Potsdam, Germania şi şi-a început cariera de om de ştiinţă fiind chirurg în armata prusacă. În 1849 a părăsit armata pentru a fi fiziolog la Univestitatea din Konigsberg, iar ulterior va preda fizică la Berlin.

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz
credit: de.academic.ru

CONTEXTUL REALIZĂRII EXPERIMENTULUI DETERMINĂRII VITEZEI IMPULSULUI NERVOS

La nivelul anului 1850 mulţi dintre oamenii de ştiinţă erau tributari  vechii paradigme carteziene: materie-spirit, minte-trup. Se cunoştea însă că procesele cerebrale erau responsabile pentru coordonarea organismului; creierul era înţeles ca un fel de punct de comandă pentru corp. Ca şi atunci şi astăzi mai sunt unii, cel puţin în România, care vor susţine că evenimentele mentale nu sunt de natură fizică, ci sunt cumva separate de materie, pe care "mintea" o stăpâneşte într-un mod misterios. Dacă aşa stăteau lucrurile, atunci sistemul nervos, prin intermediul căruia se transmiteau comenzile creierului, trebuia să aibă proprietăţi speciale.

Întrucât se considera că activitatea mentală se transmitea prin sistemul nervos cu o viteză foarte mare (apropiată de viteza luminii, după sugestia lui Isaac Newton), cercetătorii au considerat că sarcina de a măsura viteza de transmitere a impulsului nervos este imposibil de rezolvat. Ca argument era şi sentimentul pe care îl are omul în privinţa recepţionării mesajelor de la nivelul celulelor nervoase receptoare ale mâinii, de pildă, atunci când este apropiată de un corp fierbinte (pare că reacţia este instantanee). Tot în aceeaşi idee este şi cazul comandării mâinii să se mişte către o cană de pe masă: mişcarea porneşte, imediat, în clipa în care am luat decizia mental, nu?

Cu toate acestea, Helmholtz, deşi sfătuit de tatăl său să nu se implice într-un asemenea proiect, a îndrăznit să încerce totuşi să determine ceea ce părea de nedeterminat: viteza cu care se deplasează impulsul prin sistemul nervos.

EXPERIMENTUL

Helmholtz a izolat un nerv şi muşchiul ataşat de la o broască (se cunoştea faptul că la aplicarea unui impuls electric, muşchiul se contractă), după care a stimulat nervul cu un impuls electric pentru a vedea dacă muşchiul primeşte comanda de contracţie instantaneu ori dacă durata poate fi contorizată. Pentru a putea măsura cu precizie durata transmiterii impulsului, cercetătorul german a ataşat un cronometru la stimulatorul electric, pentru ca odată cu transmiterea impulsului electric să pornească şi cronometrul.

În felul acesta viteza de transmitere a impulsului şi durata procesului de contracţie a muşchiului au putut fi determinate, laolaltă. Numai că Helmholtz voia să măsoare viteza de transmitere a impulsului, independent de procesul contracţiei muşchiului. Pentru a-şi finaliza munca, el a stabilit următoarea strategie: va efectua stimularea muşchiului de la distanţe diferite faţă de muşchi, prin simpla mutare a stimulatorului electric. În felul acesta putea determina diferenţele de timp între diferite teste şi, astfel, determina valoarea vitezei de propagare a impulsului nervos.

Rezultatul? Viteza este un pic mai mare de 100 Km/h (mai precis 108 km/h sau 30 m/s). Deci, foarte departe de viteza luminii; în fapt, este mai mică şi decât viteza sunetului (aproximativ 340 m/s).

Cercetările ulterioare în domeniul transmiterii impulsului nervos au îmbunătăţit substanţial înţelegerea modului în care acest fenomen se petrece. Cu toate acestea, descoperirea lui Helmholtz este una fundamentală, de o importanţă majoră în domeniul fiziologiei, arătând că până şi mintea trebuie să se supună unor limitări fizice.

BIBLIOGRAFIE:
Alwyn C. Scott, The non-liniear Universe,  Editura Springer, 2007
Douglas Mook, Experimente clasice în psihologie, Editura Trei, 2009