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| TEMAS | BIOLOGÍA | La propagación del impulso nervioso: Hermann von Helmholtz | |
El nacimiento de la electrofisiología y la biofísica modernas se sitúa en la primera medición de la velocidad de propagación de una señal nerviosa. Este fue el fruto del trabajo del investigador alemán, físico, fisiólogo y matemático, Hermann von Helmholtz. Impulsado por su maestro Johannes Muller, quien paradojalmente no creia en la posibilidad de resultados en esta área, y en colaboración con su colega fisiólogo Emil Du Bois-Reymond, Helmholtz hizo importantes aportes a las investigaciones en biolelectricidad. Uno de los colaboradores del célebre fisiólogo Emile Du Bois-Reymond (a quien se le debe el descubrimiento del potencial de acción en la excitación nerviosa), y que fue también alumno de Johannes Müller, fue el fisiólogo y físico Hermann von Helmholtz. Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz nació en 1821, en Potsdam. Era el hijo mayor de un maestro de literatura y filología en la escuela secundaria de la ciudad. Hermann sintió rápidamente una inclinación por la física, pero la precaria situación económica familiar le hizo aceptar una beca para estudiar medicina en el Kónigliches Medizinisch-Chirurgisches Friedrich-Wilhelm Institut en Berlín, lugar donde ingreso en 1838. Esta beca le significaba el compromiso de trabajar como médico militar, lo que hizo entre 1843 a 1848, en un regimiento en su ciudad natal, Potsdam. |  |
La carrera de Helmholtz Durante su estadía en el instituto de medicina, Helmholtz se convirtió en uno de los estudiantes de Johannes Müller, ingresando a su vez a la recientemente fundada Sociedad Física de Berlín. Con Müller investigó el origen de las fibras nerviosas que se derivan a partir de las células ganglionares. Además, hizo estudios sobre la llamada "fuerza vital", un tema que en aquel tiempo atraía la atención de físicos, químicos y biólogos; el resultado fue un trabajo de física que apareció en 1847, Uber die Erhaltung der Kraft, en el cual aplicó el principio de conservación de la energía descrito por Robert Mayer (1814-1878) y James Joule (1818-1889) aotras áreas de la ciencia, incluida la fisiología. En 1848 Helmholtz comenzó a dar clases en la Academia de Artes de Berlín y un año mas tarde fue nombrado Profesor de Fisiología y Anatomía Patológica en la Universidad de Kónigsberg. Aquí realizó su famoso experimento sobre la velocidad del impulso nervioso. En 1858 se cambió a Bonn como Profesor de Anatomía y Fisiología y, en 1868, a Heidelberg como Profesor de Fisiología. En 1871 ocupó la cátedra de Física en Berlín. Helmholtz fue miembro de las academias y sociedades científicas más importantes de su tiempo y en 1882 el Kaiser Wilhem I lo elevó a la nobleza, con lo cual su nombre cambió a von Helmholtz. Fue, además, Presidente del recientemente fundado Physikalisch-Technische Reichsanstalt de Berlín, lugar en el que permaneció hasta su muerte. Helmholtz murió en Berlín, en 1894, a la edad de 73 años. |  |
| Las contribuciones de Helmholtz, quien nunca estudió física y matemática formalmente, han tenido impacto en todos los campos de la ciencia y son reconocidas ampliamente. |  |
| La velocidad de propagación del impulso eléctrico La breve comunicación de dos páginas en que Helmholtz reporta la velocidad de conducción nerviosa puede ser considerada el punto de partida de la neurofisiología y biofísica modernas. Los primeros fisiólogos, incluyendo su maestro Johannes Müller, creían que la función de los nervios era servir como base para la propagación de un agente inmensurable, el llamado "espíritu animal". Más aún, Müller sostenía que nadie sería capaz de medir la velocidad de la acción nerviosa, ya que los tiempos involucrados eran demasiado pequeños. En su trabajo de 1850, Helmholtz estableció que el tiempo necesario para que se propague la excitación de un nervio por una breve corriente eléctrica, desde el plexo sacro hasta la inserción del nervio tibial en el músculo gas-i (en la rana), era finito. En enero de 1850, Helmholtz envió este informe a su amigo y colega Du Bois-Reymond, con la petición de que lo enviara a la Sociedad de Física en Berlín a fin de "depositarlo en su archivo y salvaguardar la prioridad". Simultáneamente le mandó copia a Johannes Müller y a Alexander von Humboldt, en las Academias de Berlín y París, respectivamente. | |
| Johannes Müller presentó el estudio de Helmholtz como el primero realizado por el grupo físico-matemático de la Kóniglich-le Akademie der Wissenchaften, de Berlín. El experimento de Helmholtz estableció que la velocidad de conducción nerviosa era de entre 25 y 43 m/s, un resultado extraordinariamente preciso y muy cercano a lo que establecen las mediciones hechas con las técnicas actuales. En una investigación siguiente, Helmholtz se refiere a la importancia de la temperatura en la velocidad de conducción nerviosa. Menciona que obtuvo los valores más bajos de la velocidad cuando los nervios estaban fríos, un hecho que habla de la manera exacta y crítica con que trabajaba. |
Es interesante notar que las refinadas técnicas que Helmholtz usó eran una consecuencia de la tecnología desarrollada por el militarismo prusiano. Un problema importante para la artillería de la mitad del siglo XIX era calcular la trayectoria de una bala de cañón, para lo que era necesario conocer su velocidad y el tiempo requerido para que la pólvora prendiera. En una conferencia, el 13 de diciembre de 1850, Helmholtz narra la historia de las mediciones de pequeños intervalos de tiempo. En ella describe los instrumentos empleados, en particular, el cilindro rotatorio de Siemens, que permitía resolver hasta 40 milésimas de segundo, y el aparato de Foucault y Fizeau -ellos lo usaron para medir la velocidad de la luz- y con el cual se podía medir hasta 77 millonésimas de segundo. Finalmente, recalcó: "... ustedes ven como la microscopía del tiempo ha sobrepasado por mucho a la del espacio". | |
| El trabajo de Helmholtz sobre la velocidad de conducción en el nervio no terminó con el informe de 1850, publicando una versión completa sobre el tema en 1852. En esa publicación, Helmholtz reporta un valor promedio para la velocidad de conducción en el nervio de 27.25 m/s. | |
