Салли Эди
Мы – электрические. Новая наука об электроме тела
Элиша и жулики
Почти сразу после изобретения лейденской банки в середине 1740-х годов было установлено, что ее разряд может быть мощным лечебным средством[75]. В Италии на волне этого изобретения открылись как минимум три школы электрической медицины. Методы лечения были разнообразными: одни доктора просто били пациентов током и ждали улучшений, другие полагали, что электрическая стимуляция способствует проникновению лекарственных средств местного действия в глубокие слои кожи. Данную практику считали полезной для избавления от настолько широкого спектра недугов, что это граничило с панацеей.
В попытках использовать лейденскую банку не было забыто ни одно заболевание, включая подагру, ревматизм, истерию, головную и зубную боль, глухоту, слепоту, нарушение менструального цикла, диарею и, естественно, венерические болезни[76]. К 1780-м годам распространились легенды о чудесных возможностях электричества – например, рассказ о супружеской паре, которая после десяти лет бесплодия “через электричество вновь обрела надежду благодаря нескольким поворотам рукоятки и нескольким электрическим ударам по соответствующим частям тела” (которые аббат Бертолон, сообщавший об этом достижении, “целомудренно не назвал”)[77]. Эта практика вошла в моду не только на континенте: в Британии культура медико-электрического жульничества тоже расцветала, добавляя к списку недугов, поддающихся лечению электричеством, “слабость связок”, тестикулярные и урологические заболевания и лихорадку. Трудно было соперничать с электрическим устройством, созданным в 1781 году лондонским мастером по изготовлению медицинских электрических приборов Джеймсом Грэмом, который гарантировал, что электростимулятор “Небесная постель” в специальном крыле его “Храма Гименея” избавляет от бесплодия и импотенции[78]. Сто очков вперед этому жульническому устройству по сравнению с остальными устройствами давало то, что в нем вообще не использовалось само электричество, а лишь его идея: как заявлял Грэм, для излечения пациентов достаточно было “лишь образа электрических паров”[79]. Ночь использования этого хитроумного изобретения обходилась в 50 фунтов стерлингов, что соответствует примерно 9 тысячам фунтов по современному курсу[80], а если и после этого деньги все еще жгли вам карман, вы могли зайти в магазин подарков при “Храме” и прикупить афродизиак под названием “Электрический эфир”. Учитывая, что двери “Храма” через два года закрылись, вероятно, “гомеопатическое электричество” не пользовалось таким уж большим успехом[81].
Научные исследования Гальвани вдохновили Элишу Перкинса – самого бесстыдного из всех мошенников. “Это самое исключительное среди всех заблуждений, навязанных деловым и образованным людям”, – писал о “перкинизме” Фрэнсис Шепард в 1883 году в журнале Popular Science Monthly[82].
Перкинс работал врачом в Коннектикуте, когда был опубликован трактат Гальвани “De viribus”; он внимательно следил за дискуссией на континенте и увидел возможность воспользоваться разногласиями по поводу двойственности металлов[83]. Возможность для собственного обогащения. В 1796 году он внес свой вклад в медицинский гальванизм: его устройство представляло собой пару остроконечных стержней длиной в 3 дюйма – один из железа, другой из латуни, которые он назвал “тракторами”. Потрите ими больное место на протяжении нескольких минут, и, как он уверял, вы избавитесь от ревматизма, боли, воспаления и даже опухолей. Запатентованные Перкинсом “тракторы” приобрели чрезвычайную популярность у обеспеченных и влиятельных американцев. Даже Джордж Вашингтон купил набор для своей семьи, как и председатели Верховного суда Оливер Элсворт и Джон Маршалл[84].
Медицинское общество Коннектикута не купилось на это категорически. Подвергнув Перкинса жесточайшей критике, общество начало процедуру его исключения из своих рядов с негодующего письма. Называя изобретение Перкинса “исключительным обманом”, общество обвиняло его создателя в том, что тот, прикрываясь членством в обществе, распространял “свое злодейство” в южных штатах и за границей. “Мы рассматриваем любую подобную практику как бесстыдное жульничество, позорящее врачей и вводящее в заблуждение людей несведущих”, – негодовало общество. И предлагало Перкинсу “ответить за свое поведение и назвать основания, которые позволяли бы не исключать его из общества за столь безобразную практику”[85].
Были ли у Перкинса основания или нет, это не повлияло на решение Общества, которое исключило его из своих рядов в 1797 году за нарушение запрета на распространение “нострумов” (так называли медицинские средства, изготовленные неквалифицированными оппортунистами). Отчасти это объясняет, почему сын Перкинса вскоре перенес семейный бизнес в Европу. Там его ждал безумный успех. В 1798 году Королевский госпиталь Копенгагена начал официальное применение “тракторов” в медицине. Лондонское королевское общество признало “тракторы” и сопровождающую книгу (куда же без книги), и в 1804 году был основан Институт Перкинса. В него вошли и некоторые члены Королевского общества. Вскоре бы создан госпиталь, в котором единственным методом лечения была “тракторизация”. Положительных отзывов было много, в том числе от епископов и прочих представителей духовенства, которых Перкинс ловко купил самым старым способом, предложив им бесплатные пробные образцы. “Я с успехом использовал тракторы несколько раз в моей семье”, – писал один из получателей, реализуя принцип работы многоуровневой маркетинговой махинации. “Поскольку инструмент проверен на опыте, никакие рассуждения не могут повлиять на это мнение”.
Постепенно гальванизм вошел в уже существовавший и постоянно расширявшийся круг псевдонаучных изысканий, в который также входят исследования животного магнетизма Францем Месмером, гипноз и использование различных переносных электрических устройств, якобы связанных с землетрясениями, подземными водами или минералами и вулканической активностью. Однако очевидно, что вскоре подобные исследования стали раздражать публику. В 1809 году, через одиннадцать лет после смерти Гальвани, лорд Байрон в своих стихах ассоциировал гальванизм с “тракторами”, по-видимому, отразив общественные настроения, направленные против того и другого разом:
Каких только чудес не видим мы сейчас:
Вакцина оспы, “трактор”, гальванизм и газ.
Они подогревают толпы ажиотаж,
Покуда не растает он, как дым или мираж[86].
“Гальваническая проституция”
В конечном итоге попытки Альдини восстановить доброе имя дяди возымели противоположный эффект. Они создали бесконечный самовоспроизводящийся цикл, окончательно разрушивший репутацию Гальвани в качестве первооткрывателя животного электричества: чем больше жулики использовали гальванизм в целях личного обогащения, тем меньше добросовестные исследователи хотели изучать связь между электричеством и жизнью, тем меньше появлялось серьезных научных работ, и линия фронта в борьбе с невежеством проваливалась все дальше. Шли годы, и новые ученые и историки, оглядываясь на историю соперничества Вольты и Гальвани, подбирали факты, подкреплявшие циничный новый взгляд на животное электричество и идею о безграмотности Гальвани, верившего в его существование. Один из наиболее устойчивых и вредоносных мифов заключается в том, что мысль о животном электричестве пришла к Гальвани случайно, когда его жена готовила лягушек для супа металлическим ножом, а вовсе не в результате десятилетия все более и более тщательно выверенных экспериментов.
В то же время наука начала быстро разветвляться на разные дисциплины, и биология тоже выделилась в отдельное направление. Не желая повторять ошибки Гальвани, ученые, продолжавшие заниматься биологией, отказались от изучения электричества и обратились к более описательным предметам, таким как анатомия и таксономия: стали изучать отдельные элементы системы, а не силы и процессы, которые управляют ею в целом.
Электрики, всерьез занимавшиеся изучением электричества, хотели вернуть доверие к своим исследованиям и, следовательно, отделить предмет своего интереса от примеси витализма и сконцентрироваться исключительно на достижениях физиков и химиков, ставших возможными благодаря батарейке Вольты. Такие достижения быстро множились. В 1800 году примитивные батарейки позволили химикам осуществить электролиз воды с образованием кислорода и водорода. В 1808 году с помощью усовершенствованной версии батарейки химики открыли натрий, калий и щелочноземельные металлы. Были выведены уравнения, определяющие функционирование электричества в окружающей среде. В 1816 году в Хаммерсмите был создан первый функциональный прототип телеграфа, работающий на электрических батарейках. Физики и инженеры создали вокруг себя “электрическое силовое поле”, до которого никто не смел дотронуться и которое защищало их одновременно и от биологов, и от шарлатанов.
Специалисты в области медицины со временем тоже отошли от исследований животного электричества, хотя некоторые продолжали использовать искусственное электричество, позволявшее избавлять людей от недугов. В 1830-е годы молодой врач Голдинг Берд, наблюдая, как мошенники сколачивают на этом целые состояния, сам организовал “электрические купания” в госпитале Гая в Лондоне, где за хорошую плату помогал своим состоятельным пациентам ослаблять симптомы непонятных болезней.
Однако не все оставили попытки создания честной науки, занимающейся изучением животного электричества. Вдали от всей этой суеты один ученый неустанно трудился, поддерживая жизнь в этой дисциплине. Александр фон Гумбольдт, входивший в состав французской комиссии в 1790-е годы, проанализировал работу Гальвани и начал подозревать, что теории Вольты и Гальвани не противоречили друг другу и что Вольта был неправ, отбросив идею о животном электричестве[87].
Гумбольдт, ставший впоследствии камергером короля Пруссии и одним из ведущих деятелей Просвещения, пытался представить природу в качестве единой системы взаимосвязанных частей. Но в период “электрических войн” ему шел лишь третий десяток, он только недавно окончил университет и получил должность инспектора шахт. Он был истинным эрудитом, и его интересы распространялись от геологии до ботаники и сравнительной анатомии. Когда он узнал о противостоянии Гальвани и Вольты, он решил пролить свет на эту загадку.
С этой целью Гумбольдт провел около четырех тысяч опытов, причем некоторые из них – на самом себе (его друг Иоганн Вильгельм Риттер, который часто присоединялся к Гумбольдту, в ходе экспериментов на собственном теле подорвал нервную систему до такой степени, что скончался в возрасте тридцати четырех лет). Наверное, самым ужасным был эксперимент Гумбольдта с подключением гальванической батарейки с помощью проволоки к своей прямой кишке: историк Стенли Фингер называет этот эксперимент “почти что немыслимым”[88]. Опыт привел к тем же самым неприятным результатам, которые наблюдал на крупных животных Альдини, но проведение эксперимента на самом себе позволило Гумбольдту получить опыт “из первых рук”. Так он узнал, что непроизвольное опорожнение кишечника сопровождается болезненными схватками в брюшной полости и “зрительными ощущениями”. Не остановившись на этом, он засунул проволоку еще глубже в анус и обнаружил, что “в глазах вспыхивает яркий свет”. Трудно представить себе, чтобы в попытках понять суть животного электричества возможно было зайти еще дальше.
В 1800 году Гумбольдт отправился в путешествие в Венесуэлу для ознакомления с экспериментами Джона Уолша на живых электрических угрях, которые обычно не переживают перемещения из привычных условий обитания. Используя вьючных животных в качестве приманки для угрей (некоторые рыбы достигали пяти футов в длину и производили электрический разряд силой до 700 вольт – достаточно, чтобы оглушить лошадь или мула), он лично удостоверился в силе животного электричества. После этой поездки он начал понимать связь между этим мощным защитным биологическим электричеством и более “бытовым” электричеством, ответственным за стандартные движения и ощущения. В трудах об электрических угрях он очень красивым языком писал, что когда-нибудь в будущем, “вероятно, будет установлено, что у большинства животных каждому мышечному сокращению предшествует электрический разряд от нерва к мышце и что источником жизни всех организованных существ является простейший контакт разнородных веществ”[89].
Гумбольдт не стал следовать примеру Альдини и бросаться доказывать правоту Гальвани, а затеял долгий процесс возвращения к жизни экспериментальной физиологии: он поощрял талантливых молодых ученых в изучении животного электричества. В конце 1820-х годов, возвратившись после своих путешествий в Берлин, он стал покровительствовать подающему надежды физиологу Иоганну Мюллеру и способствовал назначению того заведующим департаментом анатомии в ведущем университете, который за двадцать лет до этого основал его брат Вильгельм фон Гумбольдт[90].
Мошенники дискредитировали исследования животного электричества до такой степени, что при появлении первых реальных доказательств его существования даже сам ученый, который заново его открыл, не понял, что именно он обнаружил. В 1828 году физик из Флоренции Леопольдо Нобили работал над повышением чувствительности электрометров, что было очень важно для налаживания трансатлантической телеграфной связи. С помощью этих приборов специалисты проверяли наличие тока и, соответственно, исправность доставки сообщений. Ранние версии приборов были недостаточно точными, поскольку измерениям тока мешал магнетизм Земли. И никто не понимал, как избавиться от этого влияния.
Для решения этой задачи нужен был гораздо более чувствительный электрометр (к этому времени с легкой руки французского физика Андре-Мари Ампера прибор стали называть гальванометром). Чтобы доказать, что его модель действительно работала лучше, Нобили нужно было найти самый слабый ток. Он вспомнил заявление Вольты о том, что Гальвани обнаружил не какое-то особое “животное электричество”, а просто чрезвычайно слабый ток, образующийся в результате контакта двух разнородных материалов. Он понял, что, если его устройство сможет уловить нечто столь неуловимое, как ничтожно малый ток внутри мертвой лягушки, его преимущества станут очевидными. И действительно, новый измерительный прибор зарегистрировал ток, который ученый назвал “corrente di rana” – “лягушачьим током”[91]. Прибор позволил ему сделать первую в истории запись электрической активности в нервной и мышечной тканях препарированной лягушки. Однако Нобили не понял, что этот ток происходил от самой лягушки, поскольку он все еще принадлежал к лагерю сторонников Вольты. Он настаивал, что все дело в металлах.
Прошло еще десять лет, прежде чем другой ученый правильно интерпретировал то, что измерил Нобили, и наконец вернул биоэлектричество на законный пьедестал.
Лягушачья батарейка
Карло Маттеуччи отделил последнее лягушачье бедро от тела бывшей владелицы и аккуратно поместил на батарейку. Он убил десять лягушек, отделил бедра и разрезал так, как разрезают пополам апельсин: с одной стороны они были цельными, с другой – рассеченными. Затем он сложил эти части лягушек одну поверх другой, создав биологическую версию (некоторые могут назвать ее извращенной версией) электрической батарейки, в которой цинк и медь были заменены мышцами и нервами. В результате Маттеуччи создал первую в мире батарейку, состоящую исключительно из тканей лягушки[92].
Он проверил наличие тока и обнаружил сигнал, причем чем больше лягушачьих бедер он соединял между собой, тем сильнее отклонялась стрелка гальванометра, указывая на усиление тока. Но эксперимент на этом не закончился. Когда Маттеуччи был удовлетворен количеством биологического материала в батарейке, он взял отходящий от нее проводок и аккуратно дотронулся им до другой распластанной на поддоне лягушки (точнее, до того, что от нее осталось). В отличие от лягушек в батарейке, данная лягушка была препарирована по тому же методу, который годами ранее применял Гальвани: освежеванная, без головы и почти полностью без передней части туловища – от нее остались лишь два бедренных нерва, по-прежнему соединяющих ноги с позвоночником. При контакте с проволокой эта жуткая маленькая кукольная половинка встрепенулась в знакомом танце. Животное электричество (и только оно одно) вызвало движение лапок мертвой лягушки.
Это было первое реальное достижение в сфере электрофизиологии со времен самого Гальвани, спустя сорок лет после его смерти.
Маттеуччи был вторым талантливым молодым ученым, которого заметил и финансировал Гумбольдт в те годы, когда изучение животного электричества было не в чести. Гумбольдта покорил энтузиазм Маттеуччи в поиске электрических сил как основы функции нервов, и он рекомендовал молодого ученого на должность профессора в Университете Пизы. Он также защищал Маттеуччи от попыток дискредитации его открытия нервных центров в теле глазчатого ската, с помощью которых эта рыба производит электрические разряды. Когда Маттеуччи рассказал Гумбольдту о своей батарейке, тот так воодушевился, что немедленно разослал рукопись всем своим знакомым ученым, в том числе Мюллеру в Университет Берлина, а тот передал ее своему энергичному молодому ученику Эмилю Дюбуа-Реймону[93]. Гумбольдт покровительствовал и этому молодому физиологу. “Он изучает этот вопрос, глубокий природный секрет мышечного движения, – писал Гумбольдт немецкому министру культуры в 1849 году, добиваясь финансирования исследований Дюбуа-Реймона, – чем я также очень интересовался в первой половине моей жизни”. И Дюбуа-Реймон заинтересовался работой Маттеуччи.
Хоть Дюбуа-Реймон и счел гротескный опыт Маттеуччи ненаучным (“никто другой глубже меня не может почувствовать, насколько этот эксперимент оставляет желать лучшего в отношении четкости и ясности”), продолжение этой работы Дюбуа-Реймоном в последующие два десятилетия наконец-то позволило воскресить давно умершую сферу биоэлектричества и вновь возвести ее в ранг легитимной области научных изысканий. Дюбуа-Реймон был чрезвычайно амбициозен и настойчив в своем завоевании научного авторитета, и пятьдесят пять лет пребывания в Университете Берлина стали для него попыткой закрепить за собой место в истории и прибрать себе роль Гальвани в качестве первооткрывателя животного электричества.
Он был наследником Гальвани во многих аспектах. Он прославился своим крайне требовательным и внимательным отношением к научной работе. Его изощрения в попытках добиться более точной характеристики и измерения тока в нервах могут показаться маниакальными. Он потратил годы проб и ошибок на сборку особого гальванометра собственной конструкции, добиваясь такой чувствительности, чтобы измерять ток не в телеграфных линиях, а в нервах и мышцах лягушки. Он собрал столько лягушек, что его берлинская квартира превратилась в “лягушачий питомник”[94]. Чтобы использовать мышечные и нервные волокна лягушек и исключить любое случайное влияние внешнего электричества, он раскусывал волокна зубами, избегая прикосновения каких-либо металлических инструментов. Он почти ослеп из-за непрерывного контакта с раздражителями, содержащимися в лягушачьей коже. Популяция лягушек в Берлине, как и в Италии несколькими десятилетиями ранее, пошла на спад. Но его упорство, подпитываемое желанием уточнить эксперименты Гальвани и присвоить себе первенство в этой области, все же было вознаграждено.
С помощью своего нового гальванометра Дюбуа-Реймон собственными глазами мог наблюдать отклонение показаний прибора при мышечном сокращении. Стрелка гальванометра отклонялась каждый раз, когда через измеряемый участок проходил ток. Гальвани мог замечать пробегающий по мышце электрический импульс лишь косвенным образом по сокращению лягушачьей лапки (так что лягушку можно считать первым в мире гальванометром), а Дюбуа-Реймон регистрировал животное электричество при возбуждении мышцы напрямую. Восьмидесятилетний Гумбольдт радостно участвовал в этих экспериментах в качестве подопытного животного: хотя теперь он был уже достаточно известной персоной, чтобы “обедать за одним столом с королем”, он засучивал рукав и сгибал руку, пока не отклонялась стрелка на гальванометре Дюбуа-Реймона[95].
Хотя большинство исследователей восприняли эти первые эксперименты скептически (общество все еще не готово было согласиться, что мысли и намерения могут производить измеряемое электричество[96]), к концу XIX века Дюбуа-Реймон и его коллеги с успехом добились признания изучения биоэлектричества в качестве одного из подразделов нейробиологии. Идея о протекании электричества по нервам и мышцам постепенно приближалась по статусу к общепринятой. Оставалось, впрочем, несколько нерешенных вопросов. Как оно течет? И почему это электричество намного слабее, чем электричество в телеграфных проводах?
Но теперь появилась возможность его измерять. Дюбуа-Реймон и его коллега Герман фон Гельмгольц назвали электрический импульс, посылаемый нервом для активации мышцы, “током действия”. Вскоре и другие ученые присоединились к попыткам более точно охарактеризовать это явление, и, хотя по поводу многих деталей разгорались бурные споры, само существование электричества в нервной системе признали все. Дюбуа-Реймон доказал, что в человеческом теле есть электричество. С его помощью функционируют нервы. Дюбуа-Реймон стал гордостью фон Гумбольдта и отобрал лавры этого открытия у Гальвани[97]. “Я преуспел в полноценном возрождении к жизни столетней мечты физиков и физиологов об идентификации электричества в качестве нервного вещества”, – писал он[98].
В то же самое время, когда Дюбуа-Реймон восстановил правомерность исследований в области биологического электричества, были достигнуты успехи в построении карты мозга и нервной системы. Как уже случалось в прошлом, новые инструменты поставили под сомнение старую теорию, и возникли новые сомнения. Как один электрический импульс может отвечать за гигантское разнообразие движений и ощущений? В этот период развития науки нервную систему считали широкой неразрывной сетью связанных нитей. Наиболее подходящим сравнением было сравнение с водопроводной системой. Ученые видели не соединение отдельных клеток, а набор трубок. Только протекал по ним уже не животный дух, а электричество.
С появлением более точных приборов, таких как чувствительные гальванометры и батарейка Вольты, а также благодаря упорству Гумбольдта, Дюбуа-Реймона и Гельмгольца в применении строгого научного метода наконец была решена тысячелетняя загадка животного духа. Этим животным духом, который проводил сигналы от мозга к конечностям и передавал обратно ощущения об окружающем мире, было электричество. Животный дух был на деле животным электричеством. Теперь его стали называть по-новому – “нервной проводимостью”. Но смысл остался тот же; просто место философии было занято наукой. Гальвани был наконец отмщен.