Bei Muskelbewegungen laufen chemische Prozesse ab - das belegen Helmholtz' erste Muskel-Experimente

Im Jahre 1845 berichtet Helmholtz in dem Beitrag "Ueber den Stoffverbrauch bei der Muskelaktion" [Archiv für Anatomie, Physiologie und wissenschaftliche Medicin, Hg. Johannes Müller] über einen seiner ersten Versuche zur Muskelaktivität. Er konnte nachweisen, dass bei der mechanischen Muskelbewegung auch chemische Prozesse ablaufen. Sein Versuch schloss auch an die Frage nach der Lebenskraft an,


"nämlich die, ob das Leben der organischen Körper die Wirkung sei einer eigenen, sich stets aus sich selbst heraus erzeugenden, zweckmäßig wirkenden Kraft, oder das Resultat der auch in der leblosen Natur thätigen Kräfte, nur eigenthümlich modificirt durch die Art ihres Zusammenwirkens [...]" (1)

Helmholtz war kein Verfechter der Lebenskraft, sondern folgte dem Weg Liebigs (1803-1873), der bereits vor ihm physiologische Zusammenhänge aus chemischen und physikalischen Gesetzen herleitete.

Übrigens verwendete Helmholtz auch bei diesem Experiment Froschschenkel, die er unter Strom setzte. In seinem kleinen Bericht findet sich auch das berühmte Zitat von den "Märtyern der Wissenschaft" (sorgte für meinen heutigen heureka-Moment :). Froschschenkel hatten den Vorteil, dass sie nach dem Tod länger reizbar waren -  anders als Muskeln warmblütiger Tiere. Es waren also ganz pragmatische Gründe, weshalb die Frösche für die Versuche herhalten mussten und Helmholtz würdigt ihren unfreiwilligen Einsatz, indem er sie in den Stand der Märtyrer hob.

(1) Helmholtz, Hermann von (1845): Ueber den Stoffverbrauch bei der Muskelaktion. In: Müller, Johannes (Hg.): Archiv für Anatomie, Physiologie und wissenschaftliche Medicin. Berlin: Veit & Comp., S. 72–83, hier S. 72

Tanzende Froschschenkel - Bon Appetit!

via http://www.spiegeloffline.de/2011/04/04/spooky-hoch-zehn-salz-lasst-froschschenkel-tanzen/

Collage: Nerven vs. Telegrafendrähte (with a little help from a frog)

Collage by froesi

Komplizierte Messmethode lässt meinen Kopf rauchen

Helmholtz verwendet für seine ersten Versuche (Helmholtz 1850) ein extrem kompliziertes Messverfahren (hatte ich das schon erwähnt?). Er misst dazu die Veränderung der Schwingungen des Magneten, der in einem Galvanometer hängt. Wenn nun ein Strom in den Muskel oder den Nerven induziert wird, verändert sich der Ausschlag des schwingenden Magneten. Über ein Spiegelchen und mittels Fernrohr kann Helmholtz bzw. seine Frau Olga (siehe früherer Blogeintrag) - vereinfacht ausgedrückt -  die Werte ablesen und mittels einer Formel die Zeit berechnen, die der Reiz brauchte, um eine Zuckung auszulösen. Die Messwerte mittels Spiegel und Fernrohr abzulesen stammt von Carl Friedrich Gauß (1777) und Wilhelm Eduard Weber (1804-1891), die das erste Galvanometer gebaut haben. Kleine Anekdote: Während ihrer ersten Versuche mit dem Galvanometer kamen die beiden auf die Idee zu testen, wie weit die elektrischen Leitfähigkeit in einem Draht reichen würden. "Sie spannten einen Draht quer durch ihre ganze Stadt, Herr Gauß befand sich an einem Ende und verband die Drähte mit einer Batterie [...] und Herr Weber beobachtete, wie sich die Nadel des Galvanometers bewegte. Sie verfügten über ein Mittel, Signale über große Entfernungen zu übertragen - es war der Anfang der Telegraphie!" [http://bit.ly/dW4ngu] Halleluja! Ähnlich wie bei Gauß' und Webers Versuch mit Telegraphendrähten stellte Helmholtz sich die Nervenleitung vor [http://bit.ly/gmyrgR]. Als nächstes werde ich mir die anschaulichere grafische Methode genauer ansehen, die Helmholtz 1852 ausführlich beschreibt.

Frosch im Experiment: Märtyrer, Medium oder arme Sau?

Helmholtz bezeichnete den Frosch als "Märtyrer der Wissenschaft" und das zu Recht, denn das arme Vieh musste besonders seit Ende des 18. Jahrhunderts viele martialische Experimente an sich erdulden lassen. Galvani wollte mit seiner Hilfe eine den Tieren innewohnende tierische Elektrizität nachweisen. Volta führte dessen Experimente weiter und erkannte Ähnlichkeiten mit einer Batterie. Auch du Bois-Reymond nutzte die zuckenden Froschschenkel für seine Experimente. "Der Körper wird dem Experimentator zur Maschine. Du Bois vergleicht den Froschmuskel mit dem Zylinder einer Dampfmaschine, die Nervenfasern mit den Telegrafenkabeln, die das Land zu durchziehen beginnen." [http://www.tagesspiegel.de/zeitung/preussische-praezision/v_default,1667706.html] Helmholtz setzt für sein Experiment zur Nervenleitgeschwindigkeit Froschmuskel ein, wie ein verdinglichtes Bauteil neben anderen. Der Frosch wird zum Mittel und Medium. Wieso aber ausgerechnet ein Frosch? Im 19. Jahrhunderts galt sein Organismus als modellhafte Verkörperung des Lebens. Eine Anekdote besagt, Galvani hätte in Sorge um die Gesundheit seiner Frau derselben eine Froschschenkeldiät verordnet. Nachdem das Haus nun voll von Fröschen war, fanden sie schnell den Weg auf Galvanis Experimentiertisch. Galvani selbst beschreibt alles als einen Zufallsfund. Aber ob Zufall oder nicht, für meine Arbeit werden zumindest keine Frösche ins Gras beißen müssen. [Vgl.: Rieger, Stefan: Der Frosch - ein Medium? In: Münker, Stefan/Roesler, Alexander (Hg.): Was ist ein Medium? Frankfurt/M. 2008, S. 285-303]