Sherrington e la neurofisiologia

In Inghilterra, verso la fine del 1800, sorse a Cambridge una Scuola di fisiologia dalla quale uscirono importanti lavori di fisiologia cardio-vascolare e di neurofisiologia.
Il fondatore di questa Scuola fu Michele Foster (1836-1907), ma il rappresentante più noto fu Carlo Scott Sherrington (1861-1952), insignito del Premio Nobel nel 1932, autore di ricerche fondamentali di neurofisiologia, tendenti a dare una forma definitiva e unitaria alle conoscenze sul sistema nervoso.

I principi di tale concezione sono esposti nell’opera The integrative action of the nervous system (1906). Fra queste ricerche sono particolarmente interessanti quelle riguardanti l’azione integrativa del sistema nervoso centrale (1906) e quelle sulle proprietà delle reazioni corticali sul tono muscolare in rapporto con le funzioni cerebrali (1909).
Il sistema nervoso ha la funzione di coordinare nello spazio e nel tempo il comportamento degli animali e dell’uomo. Il processo fondamentale di questa attività è il riflesso, su cui si fondano tutti gli atti comportamentali che un organismo svolge in risposta agli stimoli ambientali. Come i neuroni sono gli elementi anatomici costitutivi del sistema nervoso, i riflessi ne sono gli elementi funzionali. Le sinapsi collegano i neuroni tra di loro e permettono la connessione in unità integrate di processi riflessi diversi.

Karl Landsteiner e la scoperta dei gruppi sanguigni

Karl Landsteiner

La Giornata mondiale dei donatori di sangue ricorre il 14 giugno per celebrare la figura di Karl Landsteiner.

Ma chi era? Patologo (Vienna 1868 – New York 1943), è stato il patologo che identificò principali gruppi sanguigni e lo sviluppo del sistema ABO di tipizzazione del sangue e che ha reso la trasfusione di sangue una pratica medica di routine.

È del 1900 la sua “scoperta” dei gruppi sanguigni e per questo nel 1930 fu insignito del premio Nobel per la medicina. Autore di un’ampia serie di ricerche, di fondamentale importanza, di patologia sperimentale, sulla emoglobinuria da freddo, sull’infezione luetica, sulla poliomielite, di immunologia sugli antigeni, sugli apteni o antigeni incompleti di Landsteiner e sulla reazione di Wassermann, che dimostrò potersi ottenere anche usando estratti di organi non sifilitici.

Tedesco, figlio di Leopold Landsteiner e Fanny, entrò nella facoltà di medicina dell’Università di Vienna nel 1885, a 17 anni. Nel 1891, poco prima del suo ventitreesimo compleanno, ottenne la laurea: Dottore in Medicina Generale. L’anno prima di laurearsi, Karl Landsteiner e sua madre si convertirono dal giudaismo al cattolicesimo romano, rispondendo forse ai crescenti livelli di antisemitismo a Vienna in quel momento.

Nel corso degli studi in medicina, Landsteiner rimase affascinato dalla chimica organica e decise di lavorare nella ricerca. Trascorsi diversi anni lavorando in Germania e Svizzera apprendendo tecniche di laboratorio all’avanguardia con alcuni dei più grandi nomi della chimica organica, tra cui Emil Fischer. Nel 1897 tornò all’Università di Vienna, dove perseguì il suo interesse nel campo emergente dell’immunologia e nel 1901 pubblicò la sua scoperta del sistema di gruppi sanguigni ABO umano. Ai tempi, sebbene fosse noto che la miscelazione del sangue da due individui potesse provocare l’aggregazione, o agglutinazione, dei globuli rossi, il meccanismo sottostante di questo fenomeno non era compreso. Landsteiner individuò che la causa dell’agglutinazione è una reazione immunologica che si verifica quando l’ospite produce anticorpi contro le cellule del sangue donate. Questa risposta immunitaria viene stimolata perché il sangue di individui diversi può variare rispetto ad alcuni antigeni situati sulla superficie dei globuli rossi. Landsteiner ha identificato tre di questi antigeni, che ha etichettato come A, B e C (successivamente cambiato in O). Un quarto gruppo sanguigno, in seguito chiamato AB, fu identificato l’anno successivo. Egli scoprì che che se una persona con un gruppo sanguigno – A, ad esempio – riceve sangue da un individuo di un gruppo sanguigno diverso, come B, il sistema immunitario dell’ospite non riconosce gli antigeni B sulle cellule del sangue del donatore individuandoli invece come corpi estranei e pericolosi, in quanto considererebbero un microrganismo infettivo. Una curiosità: nel 1903, con il suo collega Max Richter, Landsteiner mostrò come si potesse determinare un gruppo sanguigno da un campione di sangue essiccato e suggerì che questo potesse essere usato nella lotta al crimine per restringere l’elenco dei possibili sospetti.

Nel 1922 si trasferì negli Stati UNiti, andando a lavorare nel Rockefeller institute for medical research di New York dove, in collaborazione con il collega Alexander Wiener, nel 1940 individuò il fattore Rh.

Fu un celebre scienziato riconosciuto dalla comunità scientifica in tutto il mondo quando morì nel 1943 mentre, a causa della sua origine ebraica, nella nativa Austria e in Germania, gli furono riconosciuti onori soltanto nel 1947, dopo la fine della Seconda guerra mondiale e la sconfitta del nazismo.

François Magendie

Professore della facoltà medica e medico aggiunto alla Salpêtrière, François Magendie (Bordeaux 1783 – Sannois, Parigi, 1855) è uno dei fondatori del moderno metodo sperimentale, non solo nel campo della fisiologia, ma anche in quello della patologia e della medicina pratica.
Si occupò di argomenti di patologia generale, di tossicologia, di farmacodinamica, di fisiologia della digestione e dell’assorbimento, del cuore, del calore animale, del sistema nervoso.
L’innovazione apportata da Magendie è prima di tutto metodologica, in un contesto, quello della seconda metà del Settecento in cui la medicina era ancora piena di pregiudizi religiosi e detti popolari che non suscitavano il minimo interesse nella ricerca e nell’approfondimento delle conoscenze sulla natura umana.
Fu professore di fisiologia e patologia generale al Collège de France, fondatore del primo periodico di fisiologia sperimentale, Journal de Physiologie Expérimentale (1821), eletto all’Accademia delle Scienze francese nel 1821 e fu presidente nel 1837.

Già nel 1809, prendendo posizione contro le dominanti concezioni vitalistiche, riaffermò la validità del metodo sperimentale.
La Rivoluzione fu per Magendie un periodo estremamente fecondo, nel quale poté concentrarsi negli studi sul sistema nervoso, che espose anni dopo. Nel 1816, presentò Précis de Physiologie, frutto dell’osservazione sull’uomo sano e sull’uomo malato. Nel 1831, l’epidemia di colera provocò numerose vittime e fu l’occasione per Magendie di ricercare e studiare, attraverso le autopsie che effettuava, la causa del male, senza, però, trovare soluzione. Francois Magendie fu il maestro di un’intera generazione di sperimentalisti tra i quali ricordiamo Claude Bernard.
Fu uno dei primi ad osservare l’anafilassi (una reazione di un animale all’iniezione nel sangue di una proteina estranea) quando scoprì (1839) che i conigli in grado di tollerare una singola iniezione di albumina d’uovo spesso morivano dopo una seconda iniezione.

Inoltre, Magendie nel 1815 fu chiamato a presiedere alla “Gelatin Commission” per deliberare se la gelatina animale potesse essere servita come alimento. Magendie allora annunciò che “chiunque abbia familiarità con il brodo sa che le sue proprietà nutrizionali sono dovute principalmente, se non interamente, alla gelatina”.
Un interessante approfondimento sulla Parigi ai tempi di Magendie e sul suo ruolo nella “Gelatin Commission” è disponibile qui
https://doi-org.bvsp.idm.oclc.org/10.1159/000338584 

Matteucci e l’elettrofisiologia

Carlo Matteucci è considerato tra i precursori dell’elettrofisiologia, ebbe il merito di aver scoperto per primo la corrente muscolare, ossia il fenomeno elettrico connesso allo sforzo muscolare.
Scienziato, sin da giovanissimo compì ricerche di elettrochimica ed elettrofisiologia, che lo condussero in modo indipendente a formulare le leggi dell’elettrolisi.

Nacque a Forlì il 20 giugno 1811 da Vincenzo, medico del locale ospedale, già chirurgo militare della Repubblica Cisalpina, e da Chiara Folfi. Dopo gli studi a Forlì, seguì gli studi alla facoltà di fisica e matematica dell’Università di Bologna, laureandosi con una tesi in meccanica generale.

Nell’ottobre 1829 si recò a Parigi per frequentare i corsi della École polytechnique e, in quello che era allora uno fra i più celebri ambienti scientifici europei, poté stringere amicizia con illustri esponenti dell’università e dell’accademia francese. Tornato a Forlì nel giugno 1830, diede inizio a una serie di esperimenti volti a studiare l’azione esercitata dall’elettricità sugli organismi animali e vegetali (Sulla contrazione provata dagli animali all’aprirsi del circolo elettrico in che trovansi, Forlì 1830).
Nel 1831, trovandosi a Modena ad assistere il padre gravemente malato, fu spettatore dei tragici avvenimenti culminati con l’arresto e la condanna a morte di Menotti, e ne rimase sconvolto. Di nuovo a Forlì, si dedicò a ricerche di fisica-chimica e fu invitato a collaborare alla Rivista delle scienze fisiche.
A partire dal 1830, sotto l’influenza dei risultati di Luigi Galvani (1737-1798), sviluppò un programma di ricerche di elettrochimica ed elettrofisiologia, settori di cui è considerato un precursore.

Costretto a lasciare Bologna per motivi politici, si trasferì a Firenze. Il 1835 vide la pubblicazione del “Il Discorso sul Metodo Razionale” in cui Matteucci mise in evidenza i rapporti stretti e indissolubili tra fisica, chimica e fisiologia: la sua più importante opera scientifica fu lo studio dei fenomeni elettrici che hanno luogo negli organismi animali, dei quali dimostrò la natura biologica, che aprì di fatto un nuovo capitolo della biologia sperimentale, l’elettrofisiologia, il cui futuro, enorme sviluppo dottrinale e tecnologico avrebbe poi rappresentato uno dei più preziosi metodi di indagine strumentale nella diagnostica clinica. Questi studi lo conducono a formulare autonomamente le leggi dell’elettrolisi e a scoprire la corrente elettrica muscolare.

Ebbe il merito di aver scoperto per primo la corrente muscolare, ossia il fenomeno elettrico connesso allo sforzo muscolare.

Rientrato a Forlì, nel 1836 diede vita a un’industria chimica per la lavorazione delle ossa e la conseguente produzione di colle e concimi: il bisogno di una tranquilla sistemazione economica, determinato dall’esito fallimentare dell’impresa, lo indusse, nel luglio 1837, ad accettare l’incarico di direttore della farmacia e del laboratorio annessi all’ospedale di S. Maria delle Croci di Ravenna. Con il conseguimento a Roma, il 27 ottobre 1839, della matricola in farmacia, concluse lo studio della chimica farmaceutica che aveva necessariamente dovuto intraprendere per svolgere la nuova attività.

La sua carriera accademica ebbe inizio nel 1840, quando il granduca Leopoldo II di Asburgo Lorena, su segnalazione di von Humboldt, lo chiamò a succedere a R. Gerbi, morto nel 1839, nella direzione della cattedra di fisica sperimentale dell’Università di Pisa.
Qui Matteucci diresse anche il gabinetto fisico, realizzato per lui con la scissione di quello di fisica sperimentale diretto da Pacinotti, e nell’anno scolastico 1841-42 insegnò chimica; inoltre nel 1843 fu incaricato di registrare le osservazioni meteorologiche, all’epoca considerate un settore importantissimo della ricerca fisica.

Matteucci probabilmente disponeva di strumenti che gli consentivano misurazioni poco più che approssimative: non comprese quindi il significato dei fenomeni osservati, che le successive ricerche poi chiarirono completamente. In particolare, la corretta interpretazione del fenomeno della “scossa indotta”, fornita alcuni anni più tardi da du Bois-Reymond fu poi all’origine di un’accesa rivalità tra i due studiosi, che degenerò nel fisiologo tedesco in un vero e proprio odio nei confronti del Matteucci, che  ammise mai il proprio errore, e cui tuttavia deve essere ascritto il merito della scoperta della corrente di demarcazione e dell’involontaria e incompresa «dimostrazione fisiologica», con l’osservazione del fenomeno della scossa indotta, dell’esistenza della corrente d’azione.

Il 30 giugno 1847 avviò con successo la prima linea sperimentale telegrafica italiana, tra Pisa e Livorno. Fondatore della rivista “Nuovo Cimento“, dal 1844 organo ufficiale della Società Italiana di Fisica, divenne ispettore generale dei Telegrafi e infine (1861) senatore del Regno d’Italia. Nel 1862, è ministro dell’istruzione pubblica nel primo governo di Urbano Rattazzi e nel 1866 membro della Società italiana delle scienze.

Du Bois-Reymond e l’elettrofisiologia

Emil Du Bois-Reymond, è stato un fisiologo tedesco (Berlino 1818 – ivi 1896) d’origine francese, successe a J. P. Müller nella cattedra di fisiologia di Berlino (1858); fu socio straniero dei Lincei (1853). Studiò l’elettricità animale, seguendo le ricerche di Matteucci e sviluppando una nuova branca nelle scienze biologiche: l’elettrofisiologia, di cui fu considerato tra i maggiori studiosi ed esperti nell’epoca.

[Sul mistero della vita] Non lo sapremo mai.

Collaborando con l’italiano Carlo Matteucci, dimostrò che i muscoli possono essere indotti a contrarsi in modo involontario quando i nervi vengono stimolati elettricamente, e che il cervello stesso è capace di generare elettricità. Confermò proprio l’osservazione di Matteucci, verificando che nella malattia (il tetano) la corrente a riposo che scorre da una regione intatta a una regione lesa diminuisce e questa variazione negativa è stata composta da una serie di variazioni individuali: da qui la scoperta che l’impulso viaggia lungo il nervo come un’onda di negatività relativa.

Nei suoi studi impiegò il galvanometro, definendo ciò che chiamava elettrotono, i potenziali cambiamenti prodotti da una corrente applicata esternamente.

In una famosa conferenza (Die sieben Welträtsel, 1880) pronunciò il noto aforisma: ignoramus et ignorabimus, con cui espresse drasticamente il suo pessimismo circa i tentativi di risolvere gli enigmi dell’universo, che egli applicò a sette questioni considerate irresolubili perché ritenute trascendenti le capacità scientifiche dell’uomo