Z úsvitu elektrofyziologie

Uplynulo dvě stě let od narození italského fyzika Carlo Matteucciho Cesty vědy jsou často křivolaké. Všechny zákonitosti elektrostatiky a magnetostatiky byly v podstatě známy již na sklonku 18. století. Pro další rozvoj nauky o elektřině a magnetismu byl nezbytný objev něčeho nového – buď na základě teoretické předpovědi, nebo prosté náhody. O takový náhodný objev se postaral italský lékař a porodník, Luigi Galvani (1737–1798), profesor anatomie a medicíny na proslulé univerzitě v Bologni. Jeho objev rozvinul italský profesor fyziky Carlo Matteucci.

Luigi Galvani se zapsal do dějin svým pokusem se žabími stehýnky a objevem tzv. „živočišné“ („animální“) elektřiny. V roce 1791 své obsáhlé experimenty a hypotézy shrnul ve čtyřech svazcích pojednání „Komentář o elektrických silách při pohybu svalů“. Jak se ukázalo, jeho vysvětlení bylo mylné a nápravu provedl jeho krajan a pokračovatel Alessandro Volta. Přesto vzbudil Galvaniho objev velkou pozornost a stal se impulsem pro další rozvoj poznatků. Později, asi kolem roku 1850, vedl mimo jiné ke vzniku nové vědecké disciplíny – elektrofyziologie.

Srdce – hnací motor vědy

Měření elektrických projevů srdce je jedním z klíčových faktorů pro porozumění jeho funkci. Ať již jde o měření na úrovni buněk, tkání, nebo celého orgánu, měřicí metody poskytují lékařům informace, které mohou sloužit k diagnostice, léčbě, nebo prevenci srdečních onemocnění. První měření elektrické aktivity srdce se datuje do roku 1842 a je spojeno se jménem italského profesora fyziky Carlo Matteucciho (1811–1868), od jehož narození letos uplynulo 200 let. Ten totiž jako první prokázal, že každý úder srdce je provázen slabým elektrickým výbojem.

Přišel na to Carlo Matteucci

Carlo Matteucci se narodil v lékařské rodině roku 1811 ve městě Forli v severoitalském regionu Romagna. Studoval matematiku (1825–1828) na univerzitě v blízké Bologni, kde v roce 1829 získal doktorát. Ve studiích pokračoval po dva roky na Ecole Polytechnique v Paříži (1829–1830). Po návratu domů v roce 1831 se stal profesorem experimentální fyziky v Bologni, kde byl jedním z jeho žáků fyzik a vynálezce elektromotoru s kruhovou kotvou Antonio Pacinotti. Od roku 1838 působil v Ravenně a později jako vedoucí katedry fyziky na univerzitě v Pise, kam jej na doporučení předního německého přírodovědce a geografa Alexandera von Humboldta přijal velkovévoda toskánský Gian Gastone Medici. Tento velikán vědy byl zahraničním členem soukromého spolku největších autorit francouzské vědy té doby (Biot, Gay‑Lussac, Sevart, Bertholet, Arago, Ampére), který rozhodoval v různých odborných sporech a inspiroval mnoho mladých badatelů ze všech oblastí vědy (Fresnela, Dulonga, Foucaulta i Faradaye Spolek se nazýval podle bydliště jeho zakladatele, matematika a astronoma Pierre de Laplace, „Arcueilský kroužek“.

Svaly produkují elektrický proud

V době svého působení na univerzitě v Pise dosáhl Matteucci největších úspěchů. S použitím citlivého galvanometru dokázal v roce 1842, že svaly produkují elektrický proud. Použil tehdy uspořádání známé pod názvem rheoskopická žába. Přesekl nerv žabího stehna a použil ho jako elektrický senzor pro vizuální sledování elektrické aktivity. Elektrické impulsy způsobovaly stahy svalu.

Matteucciho výzkumy upoutaly pozornost předního evropského učence J. P. Müllera, profesora fyziologie a anatomie na berlínské univerzitě, který proslul svou nedůvěřivostí k cizím objevům. Pověřil proto svého nejlepšího žáka, německého fyziologa Emila du Bois‑Reymonda, aby ověřil Matteucciho experimenty a pokračoval v dalším studiu elektrofyziologie. Již v roce 1843 du Bois‑Reymond popsal akční potenciál provázející stah svalu. Pro svoje pokusy vyvinul tehdy nejcitlivější galvanometr: jeho zařízení mělo cívku se 24 000 závity drátu o celkové délce asi 5 km. V roce 1849 podal ve své knize Untersuchungen über Thierische Elektricität první zprávu o elektrických signálech, produkovaných při volní aktivitě lidských kosterních svalů.

Svou práci shrnul do desítek publikací

Carlo Matteucci o svých výzkumech a pozorováních napsal celkem 46 pojednání, z nichž 13 bylo věnováno elektrostatické fyzice, 5 elektromagnetismu, 4 metalurgii, 2 elektrolýze a 3 geofyzice. Některé z nich jsou dostupné v originále na internetu. Roku 1855 spolu s chemikem R. Pirianem založil italský vědecký časopis Il Nuovo Cimento, který byl nejen oficiálním věstníkem italské fyzikální společnosti, ale v průběhu času se stal nejvýznamnějším italským vědeckým časopisem. V několika sekcích vychází dodnes.

V roce 1846 Matteucci vynalezl kymograf, který velmi přispěl k rozvoji fyziologie. Přístroj graficky zaznamenává pohybovou činnost srdce, svalů a jiných orgánů. Matteucci byl rovněž významně politicky a společensky angažovaný – stal se doživotním senátorem, krátkodobě i ministrem vyučování, jedním z 15 členů italské „Scientifical Society“, členem‑korespondentem pařížské Akademie věd. V Ravenně řídil chemickou továrnu a nemocniční chemickou laboratoř, byl ředitelem italských elektrických telegrafů a později meteorologické stanice. Plodný život ukončil v roce 1868 v Ardenze poblíž Livorna.

---

„Omyl, který vzbudí rozruch, je cennější než pravda vedoucí do slepé uličky.“ Alessandro Volta o Galvaniho objevu.

„Dějiny vědy jsou skutečnými dějinami lidstva.“ Emil du Bois‑Reymond, německý lékař a zakladatel elektrofyziologie.