Герман Гельмгольц и нервный импульс

В ту пору физика еще не считалась в числе хлебных

занятий. Отец объявил мне, что может помочь мне

в изучении физики, ...если я возьму в придачу и ме-

дицину. Я был не против того, чтобы изучать живую

природу и охотно согласился.

Г. Гельмгольц

Так началось формирование великого естествоиспытателя прошлого века, оказавшего глубокое влияние на развитие мировой науки. Его открытия в физике, математике, физиологии, психологии и медицине были широко признаны не только на его родине, в Германии, но и в Англии, Франции и в других странах, в которых начала развиваться наука. Гельмгольц счастливо сочетал в своей научной деятельности достоинства немецкой, английской и французской научных школ, а его многочисленные ученики не только прославились своими научными достижениями, но и основали собственные научные школы в разных странах. Как писал А. Г. Столетов, «Гельмгольц дорог нам не только как гениальный ученый, — он в то же время самый заслуженный из современных насадителей науки вообще и, в частности, в нашем отечестве».

Достаточно сказать, что среди учеников Гельмгольца были Генрих Герц, Петр Николаевич Лебедев и Иван Михайлович Сеченов, глубоко почитавшие своего учителя. И. М. Сеченов нарисовал такой портрет Гельмгольца: «От его спокойной фигуры веяло каким-то миром, словно он не от мира сего... он производил на меня впечатление, подобное тому, какое я испытывал, глядя на Сикстинскую мадонну в Дрездене».

Это необыкновенное впечатление, производимое личностью Гельмгольца, было результатом огромной внутренней духовной работы, которая началась уже в детстве. Эта работа не была легкой и требовала могучей воли. Приходилось преодолевать и внутренние (слабое здоровье), и внешние (материальные) препятствия. Чтобы лучше представить себе все это, познакомимся немного с биографией Гельмгольца.

Родился он 31 августа 1821 г. в Потсдаме в семье Школьного учителя. Его мать происходил а из английской семьи, переселившейся в Германию, среди ее предков были и французы. Гельмгольц горячо любил свою родину и гордился достижениями ее культуры, что не мешало ему высоко ценить и достижения других народов.

 Ему были чужды какие бы то ни было национальные предрассудки, от которых часто не были свободны даже выдающиеся ученые. Конечно, это немало способствовало тому, что к нему «тянулись» молодые энтузиасты науки из самых разных стран.

Все это, однако, пришло потом, а первые шаги были очень нелегкими. Семидесятилетний Гельмгольц вспоминал о своем детстве так: «Первые 7 лет я был болезненным мальчиком... рано обнаружился и некоторый недостаток в моем умственном складе: слабая память на вещи, не имеющие внутренней связи... мне было труднее, чем другим, запомнить вокабулы, неправильные грамматические формы, особенно обороты речи... для меня было мукой учить наизусть статьи в прозе...» Зато какую несравненную радость доставило этому мальчику первое знакомство с математикой и физикой, в которых все внутренне связано! «С величайшим усердием и радостью набросился я на изучение всех физических учебников, какие находил в библиотеке отца». Эта страсть к физике определила дальнейшую судьбу Гельмгольца. Все его достижения в физиологии нервной системы, зрения и слуха так или иначе связаны с физикой.

К чести педагогов гимназии, они вполне сумели оценить способности юноши, особенно к физике и математике. Несмотря на трудности с «вокабулами», Гельмгольц успешно закончил гимназический курс и поступил в Военно-медицинский институт в Берлине. Под влиянием выдающегося физиолога Иоганна Мюллера (1801—1858) он заинтересовался здесь гистологией и физиологией и в 1842 г. защитил диссертацию «О строении нервной системы беспозвоночных». В то время были известны нервные клетки и волокна, но как они связаны друг с другом, было неясно. Молодой Гельмгольц один из первых понял, что клетки и волокна соединены в единое целое — нейрон.

В 1843 Г. Гельмгольц был назначен военным врачом в Потсдаме. В этот период он и создал свою знаменитую работу «О сохранении силы», о которой рассказано в гл. 1. Несмотря на то, что значение этой работы было понято немногими, она принесла ее автору достаточно широкую известность, и в 1849 г. он был приглашен в Кенигсбергский университет профессором физиологии. Там он работал до 1855 г. и выполнил измерение скорости нервного импульса, о котором мы сейчас расскажем.

С этого времени Гельмгольц становится признанным ученым и отдает все силы науке. Растет и его слава. Его приглашают в Боннский университет, затем в Гейдельбергский. Признание его как физика, а не только как физиолога, пришло, когда ему одновременно предложили место профессора физики в Берлинском университете и кафедру экспериментальной физики в Кембридже. Гельмгольц не захотел покинуть Германию, и кафедру в Кембридже возглавил Максвелл. Последние годы жизни Гельмгольц, не оставляя собственные научные исследования, руководил Государственным физико-техническим институтом в Берлине. Умер он, всеми почитаемый, в родном Потсдаме 8 сентября 1894 г. За свою жизнь он успел сделать необычайно много. «Человек, вкладывающий в работу всю свою душу, всегда успевает больше...» (Максвелл).

Когда Гельмгольц в 1849 г. приступил к опытам по определению скорости распространения нервных импульсов, об их природе было известно довольно мало. Считалось, что они имеют электрическое происхождение и распространяются с огромной скоростью, недоступной прямому измерению.

Идея о том, что по нервам распространяется «животное электричество», была высказана Луиджи Гальвани еще в 1786 г. Однако после опытов Алессандро Вольта (1745—1827), убедивших всех, что никакого «животного электричества» нет, она была надолго оставлена и возродилась лишь к середине прошлого века. Особенно способствовал возрождению идей Гальвани сверстник и друг Гельмгольца, швейцарский физиолог Эмиль Дюбуа-Реймон (1818—1896), описавший свои опыты и давший им истолкование в обширном труде «Исследования по животному электричеству» (1848 г.) *). Работы Дюбуа-Реймона и других показали, что в живых организмах действительно вырабатывается электричество и что распространение нервного возбуждения связано с передачей электрических сигналов. При этом нервное волокно стали считать как бы разновидностью электрических проводов. Под влиянием Дюбуа-Реймона этими идеями заинтересовался Гельмгольц; он решил выяснить, верно ли такое убеждение. Результат поставленного им опыта оказался ошеломляющим — скорость движения импульса по нерву лягушки оказалась отнюдь не «огромной» — всего 30 м/с 100 км/ч! Это показалось настолько невероятным, что сам Иоганн Мюллер не поверил любимому ученику и отказался послать его статью в научный журнал.

_{*) Очень интересовался «животным электричеством» Фарадей: «Как ни удивительны электрические явления в неорганическом веществе, несравненно удивительнее электрические явления в нервной системе...».}

Насколько сильным было впечатление от этого опыта, можно судить по воспоминаниям И. М. Сеченова, слушавшего в 1857 г. лекции Дюбуа-Реймона: «Особенно памятны мне его лекции о быстроте распространения возбуждения по нервам. Тут он положительно увлекся и рассказал с жаром всю историю этого открытия: сомнения Мюллера... его собственные мысли... и, наконец, решение задачи его другом Гельмгольцем».