История биоэлектричества
История биоэлектричества восходит к Древнему Египту , где электрошок, наносимый электрическим сомом, использовался в лечебных целях.
В 18 веке способности ската -торпеды и электрического угря исследовали учёные, в том числе Хью Уильямсон и Джон Уолш .
Рыба, наносящая удары [ править ]
Древний Египет [ править ]
Электрический сом Нила был хорошо известен древним египтянам . [2] Египтяне, по общему мнению, использовали электрошок от них при лечении артритных болей. [3] Они будут использовать только более мелкую рыбу, так как большая рыба может вызвать электрический шок напряжением от 300 до 400 вольт. Египтяне изображали рыбу на своих фресках и в других местах; [2] Первое известное изображение электрического сома находится на грифельной палитре додинастического египетского правителя Нармера около 3100 г. до н.э. [4] [1]
Древняя Греция и Рим [ править ]
Электрические рыбы были известны Аристотелю , Теофрасту и Плинию Старшему, а также другим классическим авторам. Они не всегда различали морского ската-торпеду и пресноводного электрического сома. [1]
Восемнадцатый век [ править ]
Натуралисты Бертран Бажон, французский военный хирург во Французской Гвиане , и иезуит Рамон М. Термейер в бассейне реки Плейт провели первые эксперименты по обезболивающим разрядам электрических угрей в 1760-х годах. [5] В 1775 году «торпеду» (электрический луч) изучал Джон Уолш ; [6] обе рыбы были препарированы хирургом и анатомом Джоном Хантером . [6] [7] Хантер сообщил Королевскому обществу , что «Gymnotus Electricus... внешне очень похож на угря... но не имеет ни одного из специфических свойств этой рыбы». [7] Он заметил, что существовало «две пары этих [электрических] органов, больший [основной орган] и меньший [орган Хантера]; по одному с каждой стороны», и что они занимали «возможно… более одного -треть всего животного [по объёму]». [7] Он описал строение органов (стопок электроцитов) как «чрезвычайно простое и правильное, состоящее из двух частей, а именно плоских перегородок, или перегородок , и поперечных перегородок между ними». Он измерил электроциты толщиной 1/17 дюйма (1,5 мм) в главном органе и 1/56 дюйма (0,5 мм) в органе Хантера. [7]
-
В 1775 году хирург Джон Хантер препарировал электрического угря. -
Охотничий «Gymnotus Electricus», нижняя и верхняя стороны, 1775 год.
Фигура заняла четыре страницы его статьи для Королевского общества . [7] -
Поперечное сечение:
C=мышцы спины, H=основной орган, I=орган охотника. -
Вскрытие, показывающее электрические органы внутри тела. Справа кожа отогнута, обнажая главный орган над органом Хантера.
Также в 1775 году американский врач и политик Хью Уильямсон , который учился у Хантера, [8] представил в Королевском обществе доклад «Эксперименты и наблюдения над Gymnotus Electricus, или электрическим угрем». Он сообщил о серии экспериментов, таких как «7. Чтобы выяснить, убивал ли угорь этих рыб излучением той же [электрической] жидкости, которой он воздействовал на мою руку, когда я прикасался к нему, я положил руку на вода, на некотором расстоянии от угря; в воду был брошен другой сом; угорь подплыл к нему... [и] нанес ему толчок, от которого тот мгновенно вскинул брюхо и продолжал неподвижно; в тот самый момент я почувствовал такое же ощущение в суставах пальцев, как и в опыте 4». и «12. Вместо того, чтобы опустить руку в воду, на расстоянии от угря, как в прошлом опыте, я коснулся его хвоста, чтобы не обидеть его, а мой помощник погрубее коснулся его головы; мы оба получили тяжелое потрясение». [9]
Гальванизм [ править ]
Исследования Уильямсона, Уолша и Хантера, по-видимому, повлияли на мышление Луиджи Гальвани и Алессандро Вольты – основателей электрофизиологии и электрохимии . [6] [10]
-
Луиджи Гальвани Лаборатория , книга «Об электрических силах в движении мышц». -
Схема эксперимента Гальвани на лягушачьих лапках конца 1780-х годов. -
![Электроды касаются лягушки, и ноги поднимаются вверх[11]](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/Galvani-frogs-legs-electricity.jpg/220px-Galvani-frogs-legs-electricity.jpg)
Электроды касаются лягушки, и ноги поднимаются вверх. [11]
![Электроды касаются лягушки, и ноги поднимаются вверх[11]](/wiki/File:Galvani-frogs-legs-electricity.jpg)
Девятнадцатый век [ править ]
В 1800 году Александр фон Гумбольдт присоединился к группе коренных жителей, которые ловили рыбу на лошадях, около тридцати из которых они загнали в воду. Он отметил, что стук копыт лошадей выгнал электрических угрей длиной до пяти футов (1,5 метра) из грязи и побудил их атаковать, поднимаясь из воды и используя электричество, чтобы шокировать лошадей. Он увидел двух лошадей, оглушенных толчком, а затем утонувших. Электрические угри, получившие множество ударов током, «теперь требуют длительного отдыха и обильного питания, чтобы восполнить потерю гальванической энергии, которую они перенесли», «робко подплыли к берегу пруда» и были легко пойманы с помощью небольших гарпунов на веревках. . [12]
В 1839 году химик Майкл Фарадей тщательно проверил электрические свойства электрического угря, импортированного из Суринама . В течение четырех месяцев он измерял электрические импульсы, производимые животным, прижимая к образцу медные лопасти и седла определенной формы. С помощью этого метода он определил и количественно оценил направление и величину электрического тока и доказал, что импульсы животного были электрическими, наблюдая искры и отклонения на гальванометре . Он наблюдал, как электрический угорь усиливает удар, обвиваясь вокруг своей добычи, при этом добыча-рыба «представляет собой диаметр» катушки. Он сравнил количество электрического заряда , выделяемого рыбой, с «электричеством лейденской батареи из пятнадцати банок, содержащих 3500 квадратных дюймов стекла, покрытых с обеих сторон, заряженных до максимальной степени». [13]
Немецкий зоолог Карл Сакс был отправлен в Латинскую Америку физиологом Эмилем дю Буа-Реймоном для изучения электрического угря; [14] рыбы он взял с собой гальванометр и электроды для измерения разряда электрических органов и использовал резиновые перчатки (« Kautschuck-Handschuhen »), чтобы поймать рыбу, не подвергаясь удару током, к удивлению местных жителей. В 1877 году он опубликовал свои исследования рыб, в том числе открытие того, что сейчас называется органом Сакса. [15] [16]
-
Впечатление художника об опыте Александра фон Гумбольдта 1800 года по охоте на электрических угрей с использованием табуна лошадей, рассказанном в его « Путешествии 1859 года в районы равноденствия Нового континента». [12] -
Майкла Фарадея Схема установки для его «Экспериментальных исследований в области электричества» с электрическим угрем, 1838 год. Рыба находится в круглой деревянной ванне на мелководье. Он отметил, что самый сильный толчок получался, когда обе руки или пара медных лопаток помещались в воду в положениях 1 и 8, т. е. возле головы и хвоста рыбы. [13] -
Иллюстрация Карла Сакса об открытии им органа Сакса (показан черным под номером 6) у электрического угря с узорами электрических разрядов (4, 5, 8), 1877 г.
Электрорецепция [ править ]
.JPG)
, занимаясь препарированием акул, В 1678 году итальянский врач Стефано Лоренцини обнаружил на их головах органы, ныне называемые ампулами Лоренцини . Свои выводы он опубликовал в журнале Osservazioni intorno alle torpedini . [18] Электрорецепторная функция этих органов была установлена Р. У. Мюрреем в 1960 г. [19] [20]
В 1921 году немецкий анатом Виктор Франц описал кнолленорганы (бугорчатые органы) в коже рыб-слонов , опять же без знания их функции в качестве электрорецепторов. [21]
В 1949 году украинско-британский зоолог Ганс Лиссман заметил, что африканская рыба-нож ( Gymnarchus niloticus ) способна плавать задом наперед с такой же скоростью и с такой же ловкостью, огибая препятствия, как и когда она плыла вперед, избегая столкновений. В 1950 году он продемонстрировал, что рыба создает переменное электрическое поле и что рыба реагирует на любое изменение электрического поля вокруг нее. [17] [22]
Ссылки [ править ]
- ^ Перейти обратно: а б с Келлауэй, Питер (июль 1946 г.). «Роль электрической рыбы в ранней истории биоэлектричества и электротерапии». Бюллетень истории медицины . 20 (2): 112–137. ПМИД 20277440 .
- ^ Перейти обратно: а б Буленджер, Джордж Альберт (1911). . В Чисхолме, Хью (ред.). Британская энциклопедия . Том. 5 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 512–515.
- ^ «Малаптерурус электрический» . Шотландский кот. 3 апреля 2013 года . Проверено 15 марта 2017 г.
- ^ Хоуз, Джордж Дж. (1985). «Филогенетические взаимоотношения семейства электрических сомов Malapteruridae (Teleostei: Siluroidei)». Журнал естественной истории . 19 : 37–67. дои : 10.1080/00222938500770031 .
- ^ де Асуа, Мигель (9 апреля 2008 г.). «Эксперименты Рамона М. Термейера С.Дж. с электрическим угрем в районе Ривер-Плейт (ок. 1760 г.) и другие ранние описания Electrophorus electricus». Журнал истории нейронаук . 17 (2): 160–174. дои : 10.1080/09647040601070325 . ПМИД 18421634 .
- ^ Перейти обратно: а б с Эдвардс, Пол (10 ноября 2021 г.). «Поправка к отчету о ранних электрофизиологических исследованиях, посвященных 250-летию исторической экспедиции на Иль-де-Ре» . HAL архив открытого доступа. hal-03423498 . Проверено 6 мая 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Это Хантер, Джон (1775). «Описание Gymnotus electricus » . Философские труды Лондонского королевского общества (65): 395–407.
- ^ ВандерВир, Джозеф Б. (6 июля 2011 г.). «Хью Уильямсон: врач, патриот и отец-основатель». Журнал Американской медицинской ассоциации . 306 (1). дои : 10.1001/jama.2011.933 .
- ^ Уильямсон, Хью (1775). «Опыты и наблюдения над Gymnotus electricus , или электрическим угрем» . Философские труды Королевского общества . 65 (65): 94–101. дои : 10.1098/rstl.1775.0011 . S2CID 186211272 .
- ^ Александр, Мауро (1969). «Роль гальванической батареи в полемике Гальвани-Вольта относительно животного и металлического электричества». Журнал истории медицины и смежных наук . XXIV (2): 140–150. дои : 10.1093/jhmas/xxiv.2.140 . ПМИД 4895861 .
- ^ Дэвид Эймс Уэллс, Наука об обычных вещах: знакомое объяснение первой , 323 страницы ( стр. 290 )
- ^ Перейти обратно: а б фон Гумбольдт, Александр (1859). Путешествие Александра фон Гумбольдта в равноденственные регионы ( Нового континента на немецком языке). Том 1. Штутгарт: JG Cotta'scher Verlag . стр. 404–406.
- ^ Перейти обратно: а б Фарадей, Майкл (1839). «Экспериментальные исследования по электричеству, пятнадцатая серия» . Философские труды Королевского общества . 129 : 1–12. дои : 10.1098/rstl.1839.0002 .
- ^ Вейч, Дж. (1879). «Хьюм» . Природа . 19 (490): 453–456. Бибкод : 1879Природа..19..453В . дои : 10.1038/019453b0 . S2CID 244639967 .
- ^ Сакс, Карл (1877). «Наблюдения и исследования южноамериканского электрического угря (Gymnotus electricus)». Архивы анатомии и физиологии (на немецком языке): 66–95.
- ^ Сюй, Цзюнь; Цуй, Сян; Чжан, Хуэйюань (18 марта 2021 г.). «Третья форма электроорганного разряда электрических угрей» . Научные отчеты . 11 (1): 6193. doi : 10.1038/s41598-021-85715-3 . ПМЦ 7973543 . ПМИД 33737620 .
- ^ Перейти обратно: а б Александр, Р. Макнил (2006). «Новое ощущение мутной воды» . Журнал экспериментальной биологии . 2006 209: 200–201, doi: 10.1242/jeb.10.1242/jeb.02012 (2): 200–201. дои : 10.1242/jeb.10.1242/jeb.02012 . ПМИД 16391343 .
- ^ Лоренцини, Стефано (1678). Наблюдения вокруг торпед . Флоренция, Италия: Для Онофри. дои : 10.5962/bhl.title.6883 . ОСЛК 2900213 .
- ^ Мюррей, RW (сентябрь 1960 г.). «Электрическая чувствительность ампул Лоренцини» . Природа 187 (4741): 957. Бибкод : 1960Nature.187..957M . дои : 10.1038/ 187957a0 ПМИД 13727039 .
- ^ Мюррей, RW (март 1962 г.). «Реакция ампул Лоренцини пластиножаберных на электрическую стимуляцию». Журнал экспериментальной биологии . 39 : 119–28. дои : 10.1242/jeb.39.1.119 . ПМИД 14477490 .
- ^ Франц, Виктор (1921). «К микроскопической анатомии мормирид». Зоологический ежегодник Кафедра анатомии и онтагонии . 42 : 91–148.
- ^ Лиссманн, Ганс . « Непрерывные электрические сигналы от хвоста рыбы Gymnarchus Niloticus Cuv », в: Nature , 167, 4240 (1951), стр. 201–202.