Galvani (esperimenti rane)


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Le Rane di Luigi Galvani

Nato a Bologna nel 1737, Luigi Galvani fu uno scienziato di grande impegno; nelle scuole dell’Archiginnasio, insegnò per trent’anni chirurgia, fisica e chimica.

Nel 1786, Galvani si dedicò ad alcuni esperimenti che dovevano portare a una grande scoperta.

Un giorno, lo scienziato si trovava nella cucina di casa sua; sul tavolo vi erano delle rane già preparate per fare un brodo. Per combinazione egli toccò una di quelle rane con un oggetto metallico: subito l’animale cominciò a muoversi a scatti, come fosse ritornato vivo e nuotasse ancora nello stagno ove era stato pescato.

Luigi Galvani volle rendersi conto dello strano fenomeno. Prese delle altre rane, tolse loro la pelle, la testa e i visceri, lasciando solo le zampe posteriori attaccate alla colonna vertebrale. I nervi di questa vennero uniti ad un filo di metallo, collegato alla grondaia di casa, e le zampe degli animali furono legate alla ringhiera della terrazza.

Lo scienziato osservò allora che, quando il cielo era solcato dai lampi del temporale, le rane si dibattevano come se volessero liberarsi. L’esperimento fu ripetuto nel laboratorio, per mezzo di una macchina che produceva scariche elettriche.

In tal modo Galvani comprese che nei corpi vi è una forza che provoca i movimenti, anche senza la volontà del cervello. Quella forza, fino ad allora sconosciuta, egli la chiamò “elettricità animale”. I risultati degli studi vennero descritti dal Galvani in un libro, e servirono poi per molte altre meravigliose scoperte, quali l’energia elettrica e la radio.

Luigi Galvani morì all’età di 61 anni e venne sepolto nella Chiesa del Corpus Domini.

È ricordato assieme ad Alessandro Volta per gli studi pionieristici sull’elettricità.

Sperimento
Gli studi per i quali Galvani è maggiormente ricordato riguardano la cosiddetta elettricità animale.
Alcuni fisiologi avevano mostrato sperimentalmente che uno stimolo applicato a un nervo causa la contrazione del muscolo ad esso collegato. Su Galvani ebbero influenza, in particolare, anche gli studi di Marcello Malpighi.
Galvani, a partire dal 1790, condusse una serie di esperimenti per studiare la risposta a stimoli elettrici di rane “opportunamente preparate”. In una prima fase, si trattò di osservare le contrazioni che subivano i muscoli della rana se toccati direttamente dal conduttore di una macchina elettrostatica. Una svolta importante si ebbe quando gli parve di notare che analoghe contrazioni si manifestavano nel muscolo di una rana toccato da un assistente con un conduttore scarico mentre, occasionalmente, un altro assistente stava traendo una scintilla dal conduttore di una macchina elettrostatica accostandovi un conduttore. Incuriosito dal fenomeno, eseguì una serie di esperimenti che confermarono l’effetto.
« Dissecai una rana, la preparai e la collocai sopra una tavola sulla quale c’era una macchina elettrica, dal cui conduttore era completamente separata e collocata a non breve distanza; mentre uno dei miei assistenti toccava per caso leggermente con la punta di uno scalpello gli interni nervi crurali di questa rana, a un tratto furono visti contrarsi tutti i muscoli degli arti come se fossero stati presi dalle più veementi convulsioni tossiche. A un altro dei miei assistenti che mi era più vicino, mentre stavo tentando altre nuove esperienze elettriche, parve dì avvertire che il fenomeno succedesse proprio quando si faceva scoccare una scintilla dal conduttore della macchina. Ammirato dalle novità della cosa, subito avvertì me che ero completamente assorto e meco stesso d’altre cose ragionavo. Mi accese subito un incredibile desiderio di ripetere l’esperienza e di portare in luce ciò che di occulto c’era ancora nel fenomeno. »
(Luigi Galvani)
L’apparato sperimentale usato da Galvani, che a prima vista appare lontanissimo dall’idea che abbiamo di un moderno laboratorio, corrisponde in modo puntuale ad un complesso trasmittente-ricevente di radiotelegrafia. Le scariche ricavate dalla macchina, genericamente oscillanti, generavano della radioonde, che, propagandosi, producevano correnti d’alta frequenza in un filo che costituiva di fatto l’antenna del complesso ricevente. I nervi crurali della rana fungevano da rivelatore (un rivelatore sensibilissimo!), mentre la graniglia di piombo fungeva da terra.

A quell’epoca non era affatto dato per scontato che “l’elettricità artificiale”, quella prodotta e studiata nei laboratori, e “l’elettricità atmosferica”, quella che si manifestava nei fulmini, avessero la stessa natura. “Dopo aver raggiunto le scoperte, da noi finora esposte, intorno alla forza dell’elettricità artificiale nelle contrazioni muscolari – scrisse Galvani – fu nostro vivo desiderio indagare se la cosiddetta elettricità atmosferica producesse, oppure no, i medesimi fenomeni: cioè se, seguendo i medesimi artifici, lo scoccare dei fulmini eccitasse contrazioni muscolari, così come quelle della scintilla.” Egli eseguì allora alcuni esperimenti atti ad evidenziare eventuali effetti.
Galvani scoprì poi che le contrazioni muscolari avvenivano anche quando, posta la rana su una piastra di ferro, si spingeva un uncino di ottone contro di essa. Le contrazioni sembravano più o meno forti a seconda del metallo usato. In una serie di esperimenti, in cui si manifestavano gli stessi effetti, Galvani usò archi metallici, un’estremità dei quali era posta a contatto con l’uncino di ottone a sua volta a contatto con il midollo spinale, l’altra con i muscoli di una zampa. Come interpretarne l’esito?

Illustrazione degli esperimenti di Galvani sull’elettricità animale.
Galvani ipotizzò l’esistenza di “un’elettricità intrinseca all’animale”, che, messa in circolo dall’arco bimetallico esterno, produce la contrazione dei muscoli. Per Galvani, il muscolo della rana, oltre ad essere un rivelatore sensibilissimo era dunque un “serbatoio” di elettricità.
In un certo senso Galvani si era avvicinato alla verità, infatti oggi si sa che i tessuti viventi sono costituiti da cellule e ciascuna cellula ha una differenza di potenziale tra interno ed esterno della membrana. Questo potenziale è alla base della trasmissione dei segnali nervosi.
Alessandro Volta, collega e occasionale avversario intellettuale di Galvani, propose il termine galvanismo.
Questi risultati furono esposti da Galvani nell’opera De viribus electricitatis in motu musculari commentarius, del 1791. Si tratta di un’opera molto bella, di grande valore scientifico e insieme di facile lettura.
Gli studi di Galvani portarono a breve all’invenzione della pila, ma non da lui stesso, che riteneva l’elettricità inscindibile dall’organismo vivente.
Fu invece Volta a costruire la pila (tuttora ricordata come pila voltaica). Egli, colpito dall’opera di Galvani, ne ripeté gli esperimenti all’Università di Pavia.
Ben presto, però, si arrivò a un’interpretazione nettamente diversa: le contrazioni dei muscoli della rana non sono dovuti a elettricità animale ma all’irritazione dei nervi prodotta dal fluido elettrico (non di origine animale) messo in moto dal contatto bimetallico. La rana, insomma, non sarebbe un serbatoio, ma solo un rivelatore di elettricità.
Si aprì fra i due autori e alcuni loro collaboratori un dibattito con conseguenti approfondimenti da parte dell’una e dell’altra scuola. Questa controversia non rimase sterile e portò a breve termine a due importanti scoperte di Volta: il potenziale di contatto prima e l’invenzione della pila poi (nel 1800).

Disegno dell’esperimento che illustra l’eccitazione a distanza del nervo crurale di una rana per effetto di una scintilla rilasciata dal conduttore di una macchina elettrostatica.

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