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.

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 

Carl Ludwig e la fisiologia di Lipsia

Come già precisato in precedenti post, nel corso dell’Ottocento la fisiologia divenne una solida disciplina a base sperimentale: interessata da innumerevoli scoperte, fiduciosa nei suoi metodi, fu un modello per la diffusione della sperimentazione in altre aree della biologia e una fra le tante scienze di base considerate essenziali per il progresso e la pratica della medicina. Le spiegazioni storiche di quest’evoluzione si sono incentrate sul ruolo decisivo svolto da alcuni grandi fisiologi, fra cui, in particolare, François Magendie e Claude Bernard in Francia, Johannes Peter Müller che ebbe come celebri allievi Emil Du Bois-Reymond (1818-1896), Hermann von Helmholtz (1821-1894) e Carl Ludwig (1816-1895) in Germania.

Emil Du Bois-Reymond fu successore del Maestro a Berlino, è considerato il fondatore della moderna elettrofisiologia, mentre Hermann von Helmholtz fu I’inventore dell’oftalmoscopio (1851).

Fu pure allievo del Muller Friedrich Wöhler (1800-1882), che nel 1828 riuscì ad effettuare la sintesi di un composto organico, l’urea.

Carl Ludwig, direttore del celebre Istituto di Fisiologia dell’Universita di Lipsia, fu il primo in Germania a bandire dalla ricerca qualsiasi residuo di linguaggio qualitativo, per introdurvi in modo decisivo unicamente criteri di valutazione quantitativa, facendo cosi entrare la fisiologia nel novero delle scienze sperimentali. Nel 1842, appena ventiseienne, egli prospettò un’ interpretazione “meccanica” del processo di secrezione urinaria, in contrapposizone a quella vitalistica avanzata da Bowmann (1816-1892). Nel 1846 introdusse in fisiolgia il <metodo grafico>, allo scopo di oggettivare il più possibile ogni osservazione e di ridurre al minimo o annullare l’intervento di componenti soggettive nella valutazione. Costruì cosi il <chimografo>, con cui registro graficamente, per la prima volta, sulla carta di un cilindro rotante, la pressione sanguigna della carotide esterna del cane. Tra le tante indagini da lui svolte ricordiamo ancora quelle sulla secrezione delle ghiandole salivari (1850) e quelle sulla pressione capillare (1875), nonché sulla la scoperta del nervo depressore, fatte in collaborazione con il suo allievo Elia von Cyon (1843-1912). Ludwig fu inoltre autore di un importante manuale di fisiologia. Alla sua Scuola si formarono oltre 200 scienziati provenienti da ogni parte del mondo.

Claude Bernard e la fisiologia

Claude Bernard e la fisiologia

«La vera scienza non sopprime nulla, ma cerca sempre e guarda in faccia senza scomporsi le cose che non comprende ancora»

Sono attualissime oggi le parole di Claude Bernard (1813-1878), una delle maggiori menti della medicina di ogni tempo, cresciuto alla scuola di Francois Magendie.

Le sue concezioni filosofiche e scientifiche sulla scienza e fisiologia e in medicina sono, però, assai diverse da quelle del suo maestro, poiché fondamentalmente basate sul «positivismo» di cui, fu uno dei principali teorizzatori.
Con la sua pubblicazione Introduction à l‘étude de la Médecine expérimentale, Bernard avrebbe cambiato la storia della medicina e l’avrebbe avvicinata sensibilmente alla scienza: raccogliendo il testimone metodologico di Magendie che divide il suo tempo tra l’ospedale e il laboratorio, teorizza e dimostra che solo il laboratorio, ovvero il metodo sperimentale, consente di spiegare la malattia riconducendola alla sua causa prossima.

Si tratta probabilmente del suo maggior merito, ancor più delle sue innumeri e importanti scoperte, anche se con velata modestia lui stesso scrive: “Il nostro unico scopo è, ed è sempre stato, quello di contribuire a far penetrare i principi ben noti del metodo sperimentale nelle scienze mediche”.

Fisiologia è la scienza che studia le funzioni degli organismi viventi, gli studenti la incontrano dopo aver appreso le scienze di base: fisica, chimica, biologia e anatomia, e prima di affrontate le discipline cliniche, le discipline che, come dice la parola greca kliné, si concretizzano al letto del malato.

Nell’approccio alla Fisiologia, Claude Bernard aveva largamente superato le finalità teleologiche e metafisiche della stessa, non si era cioè domandato perché un fenomeno avviene, perché una cellula vive, ma si era chiesto come un fenomeno avviene, come la cellula vive; aveva cioè rivolto la sua attenzione ai meccanismi che regolano la funzione cellulare ed alle modificazioni degli stessi che possono generare malattia; aveva superato la concezione anatomo-centrica del tempo e posto la fisiologia al centro della ricerca scientifica.

Bernard legò il suo nome a tante scoperte non solo in fisiologia, ma anche in farmacologia ed in patologia, nonché ad un’opera classica, l’«Introduzione allo studio della medicina sperimentale», che rappresenta un testo essenziale per chi si accosta allo studio della medicina. A lui si deve il concetto di ambiente o mezzo interno, come sono sue le importanti ricerche sulla glicogenesi epatica che attribuì ad un processo di secrezione interna, possedendo il fegato il potere di secernere e accumulare sostanze derivate dal cibo ed a quell’organo condotte per via sanguigna.
Nel 1860 scoprì che la vasodilatazione e la vasocostrizione non sono fenomeni locali, ma dipendono da attività nervose complesse soprattutto di origine simpatica. Per Bernard la digestione gastrica «é
soltanto un atto preparatorio» e non tutta la digestione o quasi, come fino allora si credeva. Il succo pancreatico, infatti, giunto nell’intestino, esplica un’azione lipolitica, amilolitica e di scissione degli «albuminoidi». Queste scoperte portarono ad una nuova interpretazione della fisiologia umana, denominata «sintesi fisiologica», secondo la quale il corpo umano non é costituito, come fino allora si credeva, da organi aventi una funzione propria e separata, bensì da organi che si influenzano fra di loro e partecipano al compimento di una funzione.

La nozione di stabilità dell’ambiente interno, introdotta da Claude Bernard come riferimento ideale per connotare la malattia in quanto deviazione da tale condizione, che sarà poi sviluppata da Walter Cannon, tra il 1926 e il 1932, e il concetto di omeostasi, diventa progressivamente il principio cardine della integrazione tra patologia e fisiologia (fisiopatologia).

La “misura” dell’organismo con i nuovi strumenti

Nella prima metà del 1800 si ebbe la definitiva separazione dell’anatomia macroscopica dalla fisiologia, mentre l’anatomia microscopica fu insegnata ora dagli anatomici ed ora dai fisiologi e ciò ebbe come conseguenza benefica il fatto che nella ricerca istologica non andò mai perduta di vista la parte funzionale.

Uno degli aspetti essenziali del progresso compiuto dalla fisiologia in questo secolo fu il graduale regresso di ogni elemento speculativo e la progressiva scomparsa di ogni forma di animismo o di vitalismo, a cui si sostituì un’interpretazione fisico-chimica sempre più precisa delle diverse manifestazioni vitali. Il tutto allo scopo di ridurre tutti i processi vitali a meccanismi essenzialmente fisico-chimici, controllabili con mezzi che dessero riposte, rappresentate da dati ben definiti, espressi con grafici, numeri o gradi, sulla base dei quali si potessero formulare leggi fisiologiche.
A rendere possibile l’attuazione di questo progetto molto concorse il moltiplicarsi degli strumenti scientifici, fra cui ricordiamo: l’emodinamometro a mercurio (1828) di Poiseuille, trasformato dal Ludwig in chimografo (1847); il viscosimetro dello stesso Poiseuille; lo sfigmografo di Marey (1860); l’elettrometro capillare di Lipmann; il galvanometro a specchio di Arsnoval (1881); il reotomo differenziale di Bernestein; l’ergografo; il miotonometro di Mosso (1896) e numerosi altri.

Il merito principale dei progressi compiuti dalla fisiologia in questo secolo va soprattutto agli studiosi francesi e tedeschi, che tolsero a quelli italiani il primato che nei secoli precedenti avevano saputo mantenere, principalmente ad opera di Spallanzani, Redi e Vallisneri.