Fenomeni fisico-chimici dei corpi viventi/Lezione XIII
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LEZIONE XIII.
Forza nervosa.
In un Corso su i fenomeni fisico-chimici dei corpi viventi può parervi strano, e quasi arrogante dal lato mio, l’intrattenervi con una Lezione sulla forza o agente nervoso. Mi lusingo però di dimostrarvi per le cose che vado a dirvi, che non è fuori di luogo questo soggetto, e che nella stessa maniera che nei trattati di Fisica il capitolo delle analogie generali tra il calore, la luce, l’elettricità è il più importante, il più filosofico in qualche modo; anche questa nostra Lezione godrà sulle altre di tali vantaggi, almeno per la sua importanza.
Comincierò dal dirvi, più brevemente che mi sarà possibile, dei caratteri principali della forza nervosa e delle sue leggi.
Vi sono nel corpo di tutti gli animali, in un grado più o meno grande di sviluppo, degli organi per mezzo dei quali gli animali stessi si muovono e sentono. Questi organi costituiscono il sistema nervoso cerebro-spinale. Si compone principalmente questo sistema d’un numero infinito di ramificazioni sparse per tutto il corpo dell’animale, le quali si riuniscono in una massa centrale costituita dal cervello e dalla midolla spinale. Se si lega, oppure si taglia una di codeste ramificazioni in un animale vivente e poscia si tocca con un ferro caldo, con un pezzo di potassa, se si ferisce con un ago, se si stringe con una pinzetta quella porzione che è rimasta unita colla massa centrale, l’animale darà manifesti segni di dolore. Ripetendo queste istesse irritazioni al disotto del taglio o della legatura del nervo mancano i segni del dolore, e non si veggono che le contrazioni nei muscoli sui quali si ramifica il nervo irritato. Portando le stesse irritazioni sul nervo intatto, il dolore e le contrazioni si ottengono nello stesso tempo. Se infine si taglia o si lega il nervo in due punti e s’irrita quel tratto compreso tra i due tagli o fra le due legature, non si hanno più segni nè di contrazioni muscolari nè di dolore. Il nervo dunque non fa altro ufficio che quello di condurre, di propagare l’azione degli stimoli su di esso applicati; quest’azione è sensazione portata al cervello, è contrazione muscolare e movimento pervenuta ai muscoli.
I Fisiologi Bell, Magendie, Muller ed altri hanno scoperto che vi sono nel corpo dei nervi che irritati svegliano unicamente dolore, ed altri che per le stesse irritazioni non svegliano che contrazioni. È il caso delle radici anteriori e posteriori dei nervi spinali, e di qualche altro ramo nervoso. Flourens ed altri Fisiologi hanno pur distinte nelle masse centrali delle parti unicamente destinate alle sensazioni e delle parti destinate ai soli movimenti.
Oltre il sistema nervoso cerebro-spinale v’è negli animali un altro sistema nervoso il quale, quantunque in un certo legame coll’altro, non mostra allorchè è irritato di svegliare movimenti e sensazioni. È questo il sistema nervoso-ganglionare, composto di ramificazioni distribuite principalmente agli apparecchi della vita organica, ramificazioni che tratto tratto si riuniscono, s’intralciano fra loro, avendo interposta fra i loro interstizi una sostanza globulare, la quale sembra trovarsi anche nelle masse centrali. Per questo sistema le irritazioni che si mostrano per certi particolari movimenti eccitati principalmente nelle intestina, si propagano lentamente e persistono anche cessate le irritazioni medesime. Un muscolo che sia da un certo tempo senza comunicazione coi centri o gangli di questo sistema perde la proprietà di contrarsi sotto l’irritazione dei suoi nervi cerebro-spinali.
Queste poche cose che io poteva dirvi sull’azione nervosa basteranno, lo spero, a farvi meglio comprendere l’importanza dei resultati ai quali siamo giunti nella Lezione sull’azione fisiologica della corrente elettrica.
Credo importante di riassumere qui le differenze principali trovate coll’esperienza fra gli effetti che eccita l’irritazione elettrica su i nervi e quella che producono gli altri agenti stimolanti, calore, azioni meccaniche, azioni chimiche, ec. Eccovi queste differenze.
1.° Fra tutti gli stimoli la sola corrente elettrica eccita ora la sensazione, ora la contrazione muscolare, secondo la direzione diversa nella quale percorre un nervo.
2.° La sola corrente elettrica percorrendo un nervo trasversalmente non produce alcuno dei fenomeni dovuti all’eccitabilità del nervo.
3.° La sola corrente elettrica non produce alcun effetto su i nervi, non eccita cioè nè contrazioni nè sensazioni, allorchè continua ad agire su di un nervo.
4.° La sola corrente elettrica eccita un nervo al cessare d’agire sul medesimo.
5.° La sola corrente elettrica ristabilisce l’eccitabilità del nervo, allorchè viene trasmessa in una direzione contraria a quella della corrente che aveva distrutta o indebolita questa eccitabilità.
6.° La sola corrente elettrica finalmente è fra tutti gli agenti stimolanti quella che può per più lungo tempo risvegliare l’eccitabilità del nervo, allorchè anche è debolissima per riguardo agli altri agenti suddetti.
Queste differenze fra l’azione che ha la corrente elettrica sui nervi e quella propria degli altri agenti, provano evidentemente essere la prima molto più semplice dell’altra. Da ciò ne venne l’analogia fra la forza nervosa e la corrente elettrica che si vide sin dai primi scuopritori del galvanismo.
Ma potremo da ciò giungere sino ad ammettere che la forza nervosa non è altro che la corrente elettrica? Guardiamoci bene da questa conseguenza, che pur troppo si vede spesso abbracciata come una delle verità sperimentali le meglio dimostrate.
Dimandiamoci prima: si trova cogli strumenti che possiede la Fisica la corrente elettrica nei nervi d’un animale vivente? può esservi questa corrente, e può esservi in quelle condizioni che si richiederebbero, affinchè avesse i caratteri della forza nervosa?
La corrente elettrica muscolare, di cui ci siamo lungamente occupati in una di queste Lezioni, è un fenomeno, che come provammo coll’esperienza, deve la sua origine alle azioni chimiche che avvengono del muscolo: abbiamo visto che questa corrente esiste nelle parti ultime del muscolo, come fra le molecole di due corpi che si combinano, e che vi circola senza alcune regolarità come nei corpi magnetizzabili, e che è solo per una disposizione sperimentale, che può discoprirsi la sua presenza. Abbiamo pure mostrato che i nervi non hanno alcuna influenza diretta sulla produzione di questa corrente, e che il loro ufficio si limita a quello d’un corpo poco conduttore che comunica con certe parti del muscolo.
Conveniva cercare la corrente elettrica nei nervi d’un animale vivente. Mi guarderei bene dal riferirvi qui tutte le sperienze che si sono fatte per questa ricerca, e per le quali ora fu detto che la corrente esisteva, ora che no. La conclusione più cosciensiosa, meglio stabilita si è che; nello stato attuale della Scienza, coi mezzi sperimentali che possediamo, non sì trovano segni di corrente elettrica nei nervi degli animali viventi.
È stato detto che introdotti degli aghi d’acciajo nei muscoli perpendicolarmente alla direzione delle loro fibre, questi aghi apparivano magnetizzati, sopra tutto nel momento in cui i muscoli si contraevano. Si era perciò concluso esservi nei nervi una corrente elettrica, e che il circuito era stabilito come in una spirale o cilindro elettro-dinamico. Ho ripetuto questi sperimenti, introducendo degli aghi d’acciajo di ferro nei muscoli d’animali viventi, e in tutte le direzioni relativamente alle fibre muscolari. Per assicurarmi della magnetizzazione di questi aghi immersi nei muscoli ho impiegato uno degli aghi d’un buonissimo sistema astatico ed anche l’ago del sideroscopio del Lebaillif, ma non ho giammai potuto ottenere alcun resultato positivo. Ho collocato una mezza ranocchia recentemente preparata, nell’interno d’una spirale di fil di rame coperta di vernice; le estremità della spirale erano unite alle estremità d’un altra spirale più piccola, entro la quale collocava un filo di ferro dolce. Fatto ciò ho irritato il nervo della rana, osservando allo stesso tempo se una corrente d’induzione percorreva la spirale e magnetizzava il filo di ferro. Tutte le mie ricerche riescirono inutili.
Ho pure tentato, d’introdurre l’estremità d’un galvanometro sensibilissimo in due punti, lontani tra loro più che fu possibile, d’un nervo scoperto sopra un animale vivente; ho operato in animali sopra-eccitati da certi veleni narcotici; ho eccitato in essi delle forti contrazioni muscolari nel momento che fissava nel nervo i due fili del galvanometro. Ma mi è duopo confessare che sempre che le sperienze furono ben fatte non ebbi giammai segni determinati e costanti di corrente elettrica.
Aggiungerò ancora che stando a quanto conosciamo relativamente alle proprietà dell’elettricità, e alle leggi della sua propagazione, ci sarebbe impossibile concepire l’esistenza d’una corrente elettrica condotta dai nervi. Perchè una corrente elettrica potesse scorrere da un estremità all’altra del sistema nervoso e mantenersi entro il medesimo, converrebbe poter paragonare il nervo ad un filo metallico coperto di vernice o di qualunque altra sostanza coibente, ciò elio è molto lontano dalla verità. Una corrente elettrica la quale per l’atto della volontà partisse dal cervello per giungere ai muscoli. Scorrendo per i nervi non potrebbe venire arrestata nel suo corso dalla legatura o dal taglio del nervo come vediamo accadere in questi casi per la propagazione dell’ignota forza nervosa. Alla circolazione finalmente d’una corrente elettrica nei nervi si richiederebbe una disposizione tale nel sistema nervoso da formare un circuito chiuso. E i lavori anatomici sono ben lungi da darci per provata una tale disposizione del sistema nervoso, soprattutto nelle sue ultime ramificazioni nelle masse muscolari, dove maggiormente sarebbe mestieri di una tale disposizione.
Ho spesso tentato un’esperienza, la quale ove mi avesse dato un resultato positivo, avrebbe potuto provare in modo indiretto che il sistema nervoso forma un circuito chiuso per la corrente elettrica. Ho scoperto in un animale vivente il nervo ischiatico in due punti lontani della sua lunghezza, nell’alto della coscia cioè, e nell’estremità della gamba, ho introdotto la gamba dell’animale in una spirale simile a quella che v’ho descritto poco fa, in comunicazione con un’altra spirale più piccola contenente un cilindro di ferro dolce nel suo interno, ho fatto passare per il nervo preparato una corrente elettrica: non mi fu dato giammai di vedere segni ben manifesti e costanti d’una corrente d’induzione nella spirale. Ciò che sarebbe dovuto avvenire di certo, se la corrente avesse percorso quella specie di spirale che si è supposta formata dalle ramificazioni nervose che si distribuiscono nei muscoli.
Concludiamo dunque. La corrente elettrica non esiste naturalmente nei nervi d’un animale vivente: le leggi della sua propagazione esigono delle condizioni che non si trovano nel sistema nervoso: la propagazione della forza del sistema nervoso è arrestata da cagioni le quali non possono produrre simile effetto quando si tratti di correnti elettriche.
Questa forza incognita del sistema nervoso non è dunque la corrente elettrica. Ma qual rapporto v’è fra la forza nervosa e l’elettricità ridotta a corrente?
Riassumerò in poche parole la sola conseguenza positiva che sembrami dato poter dedurre dai miei lunghi studj sopra i fenomeni elettro-fisiologici degli animali.
Esiste fra la corrente elettrica e la forza nervosa una analogia, la quale se non è dal medesimo grado di evidenza, è pur tuttavia del medesimo genere, di quella che passa tra il calorico, la luce, l’elettricità. Abbiamo veduto parlando dei fenomeni dei pesci elettrici, che la facoltà che essi hanno di produrre elettricità è sotto la dipendenza diretta del sistema nervoso. V’ha dunque in questi animali una struttura organica particolare, una disposizione di parti tale, che per l’atto della forza nervosa può sviluppare elettricità. Ricordatevi dell’identità delle cagioni che eccitano la contrazione muscolare e la funzione elettrica dei pesci; altrove avete veduto che la proprietà di produrre la funzione elettrica dipende immediatamente dalle funzioni del sistema nervoso, come ne dipende la facoltà di contrarre i muscoli.
Un cristallo di tormalina il quale scaldato sviluppa elettricità ci dimostra una relazione, più o meno intima tra il calore e l’elettricità: i fenomeni che abbiamo studiato nei pesci elettrici ci provano una simile relazione fra la forza nervosa e l’elettricità. L’elettricità non è la forza nervosa, nel modo stesso che non è elettricità il calorico. Questo si cambia in quella per la forma delle molecole integranti della tormalina; la forza nervosa si trasforma in elettricità per la struttura particolare degli organi elettrici di quei pesci.
La Fisica attuale tende con tutti i suoi sforzi a ridurre le sue ipotesi alla più grande semplicità possibile, e, più esattamente tende verso una ipotesi sola, per spiegare tutti i fenomeni del calore, della luce, dell’elettricità. È questa l’ipotesi dell’etere. I caratteri più essenziali di questo etere, cioè l’immensa rapidità colla quale si propagano i suoi movimenti, la trasformazione dei suoi movimenti l’uno nell’altro, appartengono alla forza nervosa, come appartengono all’elettricità, alla luce, al calorico.
Ma abbiamo noi questa reciprocità tra la forza incognita del sistema nervoso e la corrente elettrica? In una parola la corrente elettrica si trasforma essa nella forza nervosa, come il calorico si trasforma in luce, la luce in calorico, ec.?
L’esperienza ne insegna che acciò una corrente elettrica ecciti, percorrendo un nervo, la contrazione o la sensazione, è necessario che dessa lo percorra secondo la sua lunghezza. Non basta. È necessario che il nervo non sia separato già da lungo tempo dalla sua comunicazione colle parti centrali del sistema: è necessario che il passaggio della corrente, o l’azione anche di certi agenti stimolanti non siano stati protratti molto a lungo.
Il calore, un azione meccanica o chimica, possono nel modo stesso della corrente elettrica svegliare l’eccitabilità dei nervi, e produrre sensazione e movimenti muscolari. Concluderemo da ciò che queste azioni meccaniche, chimiche, calorifiche, agiscono su i nervi trasformate in correnti elettriche? Niente v’ha che ce lo provi. E se si volesse ciò nonostante supporre una simile trasformazione, qualche probabilità potrebbe esservi rispetto al calorico e all’azione degli alcali, ma nessuna per rapporto alle azioni meccaniche. Non v’ha caso infatti in cui per il solo taglio d’un corpo si abbia la produzione d’una corrente elettrica; non v’ha modo di paragonare il nervo ad un corpo termo-elettrico.
Concludiamo dunque che la corrente elettrica che scorre per i nervi non agisce in altro modo, che mettendo in azione la forza del sistema nervoso.
Sembra intanto naturale l’ammettere che il cangiamento indotto negli organi elementari d’un nervo, sia per l’atto della volontà, sia per una corrente elettrica, sia per l’azione degli agenti stimolanti è in tutti i casi accompagnato da una specie di corrente della forza del sistema nervoso. Questa forza che io paragono all’etere per potervi spiegare per mezzo d’una sola ipotesi tutti i fenomeni dei corpi imponderabili e l’analogia che con questi presenta la forza nervosa, questa forza dico, consisterebbe in un movimento particolare dell’etere stesso.
Tutti i Fisici sono d’accordo sull’impossibilità di spiegare l’immensa velocità della propagazione della luce, del calorico raggiante, dell’elettricità, senza ricorrere a un movimento vibratorio; la forza nervosa non si propaga meno rapidamente degli imponderabili.
L’etere sparso in tutti i punti del sistema nervoso, come in tutti i punti dell’universo, prende i caratteri della forza nervosa, è modificata dalla particolare organizzazione di quel sistema. La diversa struttura delle varie parti del sistema nervoso, come l’anatomia microscopica comincia a farci vedere, può spiegarci un giorno perchè il cambiamento molecolare che costituisce lo stato d’eccitabilità dei nervi sia meno rapido nel sistema ganglionare, che nel restante del sistema nervoso, e perchè vi siano dei nervi nei quali l’eccitamento non si propaga che in un solo senso.
In questa ipotesi il fluido nerveo, nella guisa stessa del calorico, dell’elettricità, della luce, non è che un movimento vibratorio particolare dell’etere.
Riassumiamo in poche parole queste vedute ipotetiche. Evvi etere sparso in tutti i punti del sistema nervoso, come in tutti i corpi dell’universo. Quest’etere può trovarsi disposto in un modo particolare nel sistema nervoso, come si ammette per certi corpi cristallizzati. Allorchè le particelle organiche d’un nervo vengono, per una cagione qualunque, smosse dalla loro posizione, l’etere o più propriamente il fluido nerveo, è messo in un certo movimento dal quale la sensazione o la contrazione procedon secondo che si propaga fino al cervello oppure al muscolo. La corrente elettrica, gli agenti stimolanti, il calore, le azioni chimiche e meccaniche, l’atto della volontà inducono quel movimento nelle particelle dell’etere. Un’alterazione qualunque nella struttura dei nervi impedirà la propagazione di quel movimento. La propagazione della corrente del fluido nerveo, comunque generata, si farà con diverse leggi, secondo la diversa organizzazione dei nervi.
Procuriamo ora di darci ragione delle leggi dell’azione della corrente elettrica su i nervi.
Ammettiamo che la corrente la quale percorre un nervo nella sua lunghezza determini uno spostamento nelle particelle del corpo per cui scorre, nel senso della sua direzione, come ce lo provano le sperienze di Porret e di Bequerel; ammettiamo che questo spostamento sia accompagnato da movimenti vibratorii del fluido nerveo, che si propaghino fino alle estremità del nervo, e nella direzione dello spostamento delle particelle del nervo stesso. Questa corrente del fluido nerveo produce la sensazione se è diretta dalle estremità del nervo verso il cervello, produce al contrario la contrazione se è diretta dal cervello alle estremità dei nervi.
Siegue da ciò che una corrente elettrica che traversa un nervo normalmente alla sua lunghezza non potrà produrre alcun fenomeno. La corrente diretta produce una contrazione, allorchè entra nel nervo, produce al contrario una sensazione, allorchè cessa, e ciò perchè le particelle organiche del nervo smosse dalla posizione loro nella direzione della corrente, dovranno onde rimettersi nel loro stato primitivo, muoversi al cessare della corrente in una direzione contraria a quella della corrente stessa. Averrà il contrario trattandosi della corrente inversa.
I fenomeni del primo dei periodi altrove indicati ci provano che avviene lo spostamento in tutti i sensi delle particelle organiche del nervo, allorchè è questo eccitato da uno stimolo qualunque, e che questo però avviene maggiormente nel senso della corrente che nel senso opposto, allorchè ci serviamo della corrente elettrica. Ciò però finche la struttura organica del nervo si mantiene nel suo stato d’integrità: ma a misura che dessa si altera, i fenomeni prodotti dalla corrente si restringono a quelli che hanno luogo nella direzione nella quale la corrente agisce con più intensità. Gli altri agenti stimolanti producono uno spostamento permanente nella disposizione organica del nervo, spostamento che come quello prodotto dalla corrente non cesserà al cessare dell'azione di quell'agenti. Una corrente elettrica, la quale percorre un nervo per un certo tempo, finirà per produrre uno spostamento permanente nella disposizione organica del nervo stesso. Da ciò proviene lo sparire dei soliti effetti della corrente, quando la sua azione sia stata prolungata. Una corrente diretta in senso inverso rimetterà le particelle, del nervo nella loro prima posizione, e lo renderà nuovamente eccitabile all’azione di una corrente diretta in senso contrario. Il passaggio della corrente elettrica per un nervo in contrarie direzioni, la successiva interruzione di questa corrente, la sua maggiore intensità, sono le cagioni più atte a produrre uno spostamento permanente e quindi un alterazione nella struttura dei nervi.
Mi rimarrebbe a parlarvi dell’origine, delle sorgenti della forza nervosa. Dopo quello che vi ho detto sull’analogia fra questa forza e gl’imponderabili, la ricerca dell’origine della forza nervosa non è ne fuori di luogo, nè impossibile a tentarsi.
Tutte le volte che una forza qualunque si rende manifesta noi veggiamo cangiarsi la materia. Questo cangiamento è dovuto all’azione di un’altra forza o di quella stessa che si produce. Parliamo con un esempio. Un alcali e un acido in certe condizioni si combinano: l’affinità è la forza che determina la combinazione e la formazione di un sale. Intanto il calore e l’elettricità si manifestano, e cessata la trasformazione delle due materie in una nuova, le forze che si sono prodotte hanno finito esse pure di mostrarsi cogli effetti che loro sono propri. Prendo un bastone di ceralacca, lo confrico e il bastone si carica di elettricità. In questo caso per la forza nervosa impiegata a muovere la mano che tiene la cera lacca, produco nelle particelle di questa un movimento molecolare durante il quale l’elettricità si palesa e con essa il calore. Il ferro nell’ossigene brucia, sì fa ossido, e calore e luce si producono.
Non vi è esempio che non conduca alle stesse conseguenze: in ogni caso di manifestazione di una forza v’è sempre trasformazione di materia, in conseguenza di una forza che ha agito precedentemente sulla materia stessa.
È questa trasformazione, che deve avvenire in tutte le parti del nostro corpo nell’atto della nutrizione, che può considerarsi la sorgente della forza nervosa.
Chi non sa che cessando la circolazione sanguigna in una parte qualunque di un animale, o più precisamente arrestandosi il passaggio del sangue arterioso o dei globuli ossigenati cessa sempre più o meno presto qualunque movimento in quella parte? chi non sa il rapporto che esiste fra l’attività dell’atto nutritivo e la quantità di forza nervosa che si produce? in qual altro modo se non con una maggior nutrizione, si ottiene una maggior produzione di forza nervosa?
Il sistema nervoso diviene in tale ipotesi quell’apparecchio in cui si raccoglie, si sparge la forza nervosa: la volontà per un legame, che ci sarà sempre misterioso, mette, come gli stimoli, in vibrazione l’etere che per l’atto della nutrizione ha preso nella sostanza nervosa una particolare distribuzione, da cui dipende quel particolare movimento vibratorio che è la forza nervosa stessa.
Ogni azione dì questo sistema nervoso, ogni eccitazione di un nervo distrugge in parte quella distribuzione particolare dell’etere, la quale viene ristabilita dal riposo e dalla nuova nutrizione.
Dumas, attribuendo alla combinazione dell’ossigene dell’aria col carbonio e l’idrogene non solo il calore ma anche la forza muscolare degli animali, paragonò l’animale ad una macchina a vapore. Espose questo illustre Chimico con un esempio brillante questo confronto. Un uomo che sale il Monte Bianco e che trasporta così il peso del suo corpo in un dato tempo a quell’altezza, consuma una quantità di carbonio molto minore di quella che si sarebbe impiegata sotto una caldaia per convertir l’acqua in vapore, in modo da generare un’effetto dinamico uguale a quello dell’ascensione su quel monte. Ne conclude il Dumas essere la macchina animale la più economica, la più produttiva di quante ne conosciamo. Evvi però nella scelta di questo esempio e nella conclusione che se ne vuol trarre, più poesia che verità: il calore che si svolge nelle azioni chimiche della nutrizione non cagiona, ma accompagna lo sviluppo della forza nervosa, ed il legame fra queste azioni chimiche e la quantità di forza nervosa che esse svolgono è tuttavia a noi ignoto.
Limitiamoci per ora a considerare la forza nervosa come un movimento particolare dell’etere, e ad ammettere che per la nutrizione l’etere che sparso per tutto l’universo come negli animali prende nel sistema nervoso una particolare disposizione. Questa ipotesi non mi sembra opporsi ai fatti che possediamo; anzi, come tutte quelle che ci è dato di fare nelle scienze fisiche, collega provvisoriamente i fatti conosciuti.