Galvani, Helmholtz e a velocidade do pensamento…

Do que são feitos nossos pensamentos? Sensações, percepções, desejos e crenças aparentemente ocorrem dentro de nossos cérebros, mas são feitos de quê? Certamente não do mesmo tipo de substância que compõe uma pedra, uma mesa ou um livro. Na verdade, talvez nada possua uma natureza tão imaterial quanto um pensamento, a ponto do filósofo francês René Descartes, nos idos do século XVII, dividir o mundo em res extensa (aquilo que possui extensão, ou seja, o mundo da matéria) e res cogitans (a substância do pensamento). Essa dicotomia, também conhecida como corpo/alma, cérebro/mente, matéria/espírito, dominou as investigações neurocientíficas durante muito tempo, persistindo em certos bastiões até os dias de hoje. Enquanto a ciência teria acesso ao corpo, ao cérebro e à matéria, a alma, a mente ou o espírito não fariam parte do seu escrutínio. Todavia, pouco mais de um século após a proposta cartesiana, uma linha de investigação científica começou a mudar essa história.

Consta que o professor de anatomia da Universidade de Bolonha chamado Luigi Galvani percebeu acidentalmente que a corrente elétrica liberada de uma garrafa de Leyden (instrumento utilizado na época para armazenar eletricidade estática) causava a contração muscular da pata de uma rã dissecada. Mais de dez anos depois, e após a meticulosa investigação desse fenômeno, Galvani publicou, em 1791, a obra De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius (Comentário Sobre o Poder da Eletricidade no Movimento Muscular). Nela, ele propôs a existência da “eletricidade animal”. Sua conclusão foi que o corpo dos animais era capaz de produzir e armazenar um tipo de fluido elétrico que era responsável pela contração muscular. Embora a obra de Galvani tenha causado grande repercussão, ela também recebeu críticas severas, como a de Alessandro Volta, que afirmou que, apesar de reagir à eletricidade externa, as rãs não eram capazes de produzir eletricidade intrinsecamente. De acordo com Volta, os resultados encontrados por Galvani deviam-se à eletricidade gerada pelos metais utilizados para conectar os nervos e músculos da rã. O debate Galvani-Volta está fincado no nascimento de um novo ramo da ciência: a eletrofisiologia.

O próximo grande passo dessa disciplina, tão fundamental às neurociências, aconteceu na Alemanha. Em 1833, Johannes Müller assumiu a cadeira de anatomia e fisiologia da Universidade de Berlim, formando em torno de si um fantástico grupo de pesquisas. Para termos uma idéia da importância desse grupo, dentre os vários cientistas que viriam a se destacar, estavam, por exemplo, Schleiden e Schwann – os pais da teoria celular. Dois outros alunos de Müller, contudo, debruçaram-se sobre a eletrofisiologia: Emil du Bois-Reymond e Hermann von Helmholtz. Du Bois-Reymond realizou uma série de experimentos utilizando o galvanômetro, um instrumento capaz de medir pequenas alterações elétricas, e observou a existência de um fluxo de cargas presente nas fibras nervosas e musculares mesmo na ausência de estímulos elétricos. Além disso, ele observou que essa corrente diminuía, e era até revertida, quando um estímulo era aplicado a essas fibras. O primeiro fenômeno foi denominado “corrente de repouso”; o segundo, “variação negativa”. Estamos assistindo aos precursores do que chamamos hoje de potencial de repouso e potencial de ação.

Müller, assim como a maioria da comunidade científica da época, acreditava que a transmissão nervosa e neuromuscular fosse realizada por um “princípio nervoso”, um “fluido imponderável”, de velocidade infinita ou tão grande que seria impossível de se medir. Coube a Helmholtz a tarefa de contradizer o mestre. Utilizando uma preparação relativamente simples, porém muito engenhosa, Helmholtz foi capaz, em 1850, de medir a velocidade de um potencial de ação numa fibra nervosa. Ela era de algumas dezenas de metros por segundo. A importância desses experimentos vai muito além do campo da eletrofisiologia, pois, pela primeira vez, um fenômeno imaterial e etéreo como a transmissão nervosa – normalmente tratada como manifestações do espírito ou da alma – foi medida com precisão por meio de instrumentos físicos. Dessa maneira, um grande passo foi dado na direção de explicar em termos materialistas o funcionamento do organismo, expurgando a presença de espíritos e forças vitais operando dentro dos seres vivos. O próximo passo dessa empreitada será dado na Inglaterra, já no século XX, com as pesquisas realizadas por Lucas, Adrian, Katz e outros, e que culminaram no famoso modelo de Hodgkin e Huxley. Mas isso é outra história…

Aparato utilizado por Helmholtz para medir a velocidade de um impulso nervoso.

Para medir a velocidade de propagação de um estímulo em um nervo, Helmholtz inicialmente usou o conhecimento de que o grau de deflexão do ponteiro de um galvanômetro depende não só da intensidade da corrente elétrica, mas também do tempo a que o ponteiro é exposto a essa corrente. Esse método, ideal para medir curtíssimos intervalos de tempo, já era utilizado para fins militares, como, por exemplo, para medir a velocidade de uma bala dentro de um rifle (figura à esquerda). Ao apertar o gatilho, a bala é disparada e, simultaneamente, fecha-se um circuito elétrico. Na seqüência, a bala corta o fio e interrompe a corrente. O grau de deflexão do ponteiro do galvanômetro determina o tempo que a corrente ficou ativa. À direita, podemos observar a adaptação desse método utilizada por Helmholtz para medir a propagação da estimulação nervosa. Eram utilizados dois circuitos interconectados, um para estimular uma preparação neuromuscular da pata de uma rã (M-N), e outro para medir a corrente elétrica com um galvanômetro (T). A chave S-P fechava os dois circuitos ao mesmo tempo, enviando corrente para a preparação e para o galvanômetro. Quando o músculo contraia, a peça A fazia com que a corrente do galvanômetro fosse imediatamente interrompida. Lendo o ponteiro do galvanômetro, Helmholtz podia calcular o tempo decorrido entre a estimulação e a contração do músculo. A comparação entre as leituras obtidas quando o eletrodo era posicionado em pontos distintos do nervo (n₁, n₂) permitia a dedução da velocidade do “impulso nervoso”. (Modificado de Schmidgen, H. Of frogs and man: The origins of psychophysiological time experiments, 1850-1865. Endeavour, 26, 2002).