introduktion
historien om begreberne nervefunktion er en af de længste i udviklingen af neurovidenskaben, selvom Clarke og Jacyna1 antyder, at den falder naturligt i tre epoker. Den første var før Luigi Galvani ‘s (1737-1798) theory of animal electricity (galvanism), offentliggjort i 1791.2 den anden omfattede perioden 1791 til 1840’ erne, da galvanismens natur og dens rolle i nerveledningen blev undersøgt., Den tredje begyndte i løbet af 1840 ‘ erne, da Emil Du Bois-Reymond (1818-1896) etablerede elektrofysiologiens disciplin som laboratorievidenskab. Vi kan nu tilføje en fjerde-en meget nylig ‘moderne’ æra, som omfatter billeddannelse, biokemi og molekylær genetik.
Det er let at give det indtryk, fra sikkerheden i vores moderne æra opfattelse, bevæbnet med bakspejlet, at vi ved bedre end vores forfædre, men dette er ikke tilfældet: vi ved, anderledes, men lige så impermanently, som de gjorde., ‘Hvis jeg har set yderligere, er det ved at stå på skuldrene af giganter,’ var Isaac ne .tons beskedne måde at forklare sit geni til Robert Hooke i 1676.
græske ideer og indflydelsen fra Galen
fra c.300. BCE til begyndelsen af det 19.århundrede, den mest konsistente teori om nervefunktion involverede indtryk, der rejste langs lumen i en hul nerve båret af noget materielt stof, som varierede gennem århundreder fra en æterisk pneuma eller ånd til en subtil, uundværlig væske. Ifølge den græske læge, Galen (CE 129-c.,216), hvis indflydelse på anatomi været fremherskende i den Vestlige verden, indtil det 16 århundrede, nerve ‘kanaler’ blev beskrevet af Herophilus c.330-260 FVT.) 3 og Erasistratus c.330-255 FVT.), 4 den første dokumenterede human anatomists, der underviste i Hellenistisk Alexandria.5
Galen, der kun praktiserede dyredissektion, accepterede virkeligheden af den hule nerve. I sin fysiologi af nervesystemet blev psykisk pneuma samlet i hjernens ventrikler og fordelt gennem nerverne til alle dele af kroppen for at give dem følelse og bevægelse.,3 Han indrømmede, at spindelvæv-tynde nerver måske ikke har et lumen, men dem i de optiske nerver (poroi optikoi—optisk kanaler) var store nok til at være synlige og til at blive analyseret med et misbrug stritter. Deres størrelse gjorde det muligt for psykisk pneuma at flyde i overflod og komme ud af øjnene for at forene sig med det indkommende lys, en proces, der er afgørende for synet.3, 6 i Galens model af øjet blev nethinden dannet af synsnerven, da den brød op og spredte sig; nethindens rige forsyning af blodkar udførte en nærende funktion, da den krystallinske humor (linse) var synets organ., De optiske nerver kom sammen ved chiasma (fra det græske bogstav — – chi) for at producere et enkelt indtryk i binokulært syn, men udvekslede ikke.3
Middelalderlige okulær anatomi og fysiologi
Galen ‘ s teori om vision og okulær anatomi gået ind i den Arabisk-Islamiske verden fra slutningen af det 8. til begyndelsen af 11th århundrede, primært gennem Kristne oversættere i den kirkelige biblioteker og ‘retten akademier” af Egypten, Syrien, og især Mesopotamien. En af de vigtigste var Hunain ibn Isha ((ca 809–c.,873), hvis Kitab al-‘ashr maqalat fi l-‘ayn (Bog ud af de Ti Afhandlinger om Øjet)7 var den vigtigste kilde, hvorigennem middelalderlige øjenlæger i Vesten opnået deres Galen. Ti afhandlinger var indflydelsesrige indtil slutningen af det 16.århundrede og inkluderer de tidligste kendte diagrammer, der skildrer øjets anatomi (Figur 1). Hunain differentierede sig mellem de optiske nerver, hvorigennem store mængder psykisk pneuma flydede i en jævn strøm fra hjernen, og kroppens andre sensorisk–motoriske nerver, der modtog pneumaens ‘kraft’, men ikke selve stoffet., Den optiske nerve, der stammer fra hjernen, som var kilden til al fornemmelse, blev omsluttet af både dens dækkende membraner—pia mater og dura mater (figur 2 og 3).7 okulær anatomi af Rhazes (d. 925), Avicenna (d. 1037), og Alhazen, litra c.965-1038) forblev inden for den almene Galenism, selv om Rhazes og Avicenna foreslog, at de optiske nerver kan krydser i chiasma, og Alhazen optiske model af vision (Figur 4), forudsat Johannes Kepler (1571-1630) med den konceptuelle materialer til at bygge sin teori om den retinale billede.,6
Vilhelm af Conches (c.1090–c.1154), tutor at Henry Plantagenet, var en vigtig bidragyder til den revivalist bevægelse i naturvidenskab, som fejede hen over det Vestlige Europa i begyndelsen af det 12 århundrede., Skrivning næsten tusind år efter Galen opretholdt han ikke desto mindre en humoralistisk fortolkning af synet. ‘Åndelig kraft’, der er udarbejdet i hjertet, passerede gennem ‘tynd-fartøjer til hjernen, hvor det blev yderligere forfinet i psykiske pneuma af rete mirabile, det ‘fantastisk netværk af nerver og kar, som Galen havde fundet på bunden af hjernen i hovdyr og troede eksisterede i mennesker.8 Derpå drog den gennem hule nerver til sanseorganerne., Da sjælen ønskede at se, sendte den psykisk pneuma gennem de optiske nerver til øjet, der opstod gennem pupillen, blandede sig med det ydre lys og strækker sig til objektet. Efter at have diffunderet over objektets overflade, vendte den tilbage til sjælen med det visuelle indtryk. Som bevis på denne fysiologiske proces citerede Williamilliam det faktum, at en observatørs øje måske i sig selv er ødelagt ved at se på et sygt øje, da rødmen ville blive ført tilbage på den psykiske pneuma. Fænomenet ‘det onde øje’ fungerede på en lignende måde., Et blik fra et individ af en’ distempered ‘ disposition var skadeligt, fordi denne person sendte en ‘distempered beam’9 (figur 5). Det onde øje blev indlejret i folklore og overlever som en overtroisk tro på samfund i dag.
Ved slutningen af det 13 århundrede, som faldt sammen med væksten af den medicinske skoler i Europa, tekstuelle syntese fra begyndelsen af oftalmologisk kilder havde nået en høj grad af kompleksitet gennem lærde såsom Gilbertus Anglicus, William af Saliceto, og Lanfranc af Milano. Men som Laurence Eldredge har bemærket, forbliver deres imponerende præstation en beherskelse af tekster, ikke af anatomi i sig selv.,10
Renæssance og tidlige moderne Europa
Den Europæiske sociale og kulturelle Renæssance fra 14 til slutningen af den 16. århundrede blev der beskæftiger sig med søgning efter sandheden, både i den skrevne ord gennem opstandelsen fra originale kilder (i medicin, disse var hovedsagelig de græske tekster af Hippokrates og Galen)11, 12 og ved direkte observation., Andreas Vesalius (1514-1564) (Figur 6), den indflydelsesrige Belgiske anatom undervisning i Padua, var blandt de første til at betvivle, at tilstedeværelsen af Galens synsnerven-kanal, der har søgt efter det i hunde, både levende og døde, i større dyr, og en mand bare halshugget.13 ikke desto mindre var Galens greb om anatomi så stærk, at Vesalius ikke benægtede nervernes hulhed, og det spørgsmål, der blev drøftet varmt, var observationens forrang over viden om årsager, sidstnævnte var filosofernes traditionelle diskurs., Detractors af ‘anatomia sensata’ 14 fastslog, at sand viden om en del hvilede lige så meget på en viden om dens funktion eller formål som på dens struktur (Figur 7). Et par andre som Jean Riolan den ældre (ca.1538-1605) i Paris accepterede, at naturen, Guds regent i verden, havde skabt ændringer i menneskekroppen siden Galens tid og stadig gjorde det. Vesalius’ efterfølgere, Gabrielle Fallopia (1523-1563)15 og Volcher Coiter (1534–c.,1600), 16 ikke kun spørgsmålstegn ved eksistensen af nervebaner, men fra observation begyndte at tale om sammensætningen af nerver i form af ‘fibre’ (figur 8). Imidlertid, da modellen af nerven forblev den af en struktur, gennem hvilken et stof flydede frem og tilbage, disse fibre var enten hule eller porøse.
Constanzo Varolio (1543-1575) i Bologna, var den første til at dissekere hjernen, og for at vise kommenteret i detaljer strukturen af den optiske nerve i sit forhold til det centrale nervesystem.,17 Ren.Descartes’ (1596-1650) model af synsnerven var et rør, der omslutter bundter af mindre rør, der indeholdt ‘mange meget fine tråde, der kommer fra selve hjernens substans’18 (figur 9). Dyre spiritus, frigivet fra sensorium Kommune, som han lokaliserede inden i pinealkirtlen, flydede gennem de små rør mellem trådene. Dette koncept blev påvist mikroskopisk i 1717 af den hollandske microscopist Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), hvis illustration af en perifer nerve viste et bundt af myelinerede axoner, som er omgivet af myelin kappe (Figur 10)., Leeu .enhoek fortolkede a .onen, repræsenteret som en spalte i midten af hver fiber, som en kanal, der var kollapset efter flugt fra ‘en meget flydende humor’.19 at Være ude af stand til at skelne Galen ‘ s kanaler i kvæg synsnerven (Figur 11), men at forstå, at nogle kommunikation nødt til at passere til og fra øjet, Leeuwenhoek, 40 år tidligere, havde foreslået en mekanisk teori om vision, hvorved et vist objekt, der er i bevægelse ‘globuls’ på den proksimale ende af nerver, der transporterer sine indtryk til hjernen som krusninger gennem vand.,20 Isaac ne .tons (1642-1727) mekaniske model af nervevirkning, ved hjælp af den ‘vibrerende bevægelse’ af et æterisk medium, havde ikke behov for en hul nerve. Æter, ophidset i øjet af lysstråler, blev ‘formeret gennem det faste, pellucide og ensartede Kapillamenta (hårlignende fibre) af Optick-nerverne til Sensationsstedet’.,21, 22
i Mellemtiden, en Schweizisk læge, Felix Fad (1536-1614), havde flyttet Galen ‘ s organ af vision fra objektivet til den optiske nerve og dens ‘udvidelse’ i øjet (nethinden). Han antog, at ‘arter og farver af ydre objekter’ blev præsenteret for synsnerven af linsen, der fungerede som dens ‘udseende glas’.23 indgangen af synsnerven ind i øjet blev generelt antaget at være på aksen snarere end til dens nasale side., Vesalius havde forstået sin korrekte anatomi, 13 Men hans illustrationer skildrer aksial vedhæftning, og Keplers optiske synsmodel var baseret på denne anatomiske forudsætning. I Keplers forståelse kunne skarpheden i det centrale syn (ved den optiske skive) forklares ved koncentrationen af visuel ånd, hvor synsnerven mødte nethinden. ‘Fra dette punkt’, skrev han,’det er spredt ud over nethindens sfære; og når det afviger fra dets kilde, bliver det også svagere’.,24
opdagelsen af den blinde vinkel
off-axis vedhæftet fil af den optiske nerve var vist for første gang i 1619 af den tyske matematiker Christoph Scheiner (1575-1650),25, men der er ingen beviser for, at denne påvirkes af en ændring i forståelse af den anatomiske placering af det centrale syn (Figur 12)., Ja, i 1668, Edme Mariottes (1620-1684) stødt på betydelig modstand efter hans bekendtgørelse af opdagelsen af en ikke-seeing område i øjet, der svarer til lederen af den optiske nerve, og hvorfra han konkluderede, at det kom ind i øjet på et tidspunkt nærmere næsen end med den optiske akse.,26
Der var meget fysisk og filosofisk diskussion om imperceptibility eller “fyld-i’ den blinde plet, som fortsatte langt ind i det 19.århundrede. Robert Todd Bentley (1809-1860) og William Bowman (1816-1892) tilbudt den indlysende forklaring, men en, der havde været overraskende svært at forstå: ‘Hvis den blinde plet havde været beliggende i den akse, en tom plads ville har altid eksisteret i centrum af synsfeltet, da den akse, i øjnene, i vision, er lavet til at svare., Men … de blinde pletter ikke svarer, når øjnene er rettet mod det samme objekt, og dermed den tomme, som det ene øje ville præsentere, er fyldt op af den modsatte’.27
erfarne læger som kirurgen-anatomisten Williamilliam Cheselden (1688-1752) anerkendte de potentielle farer ved en blind plet i et eneste øje. Han fortalte den uheldige fortælling om’ en herre, der har mistet det ene øje ved kopperne’, gik gennem en hæk, hvor’en torn usynlig … slog den anden og satte den ud’.,28
I 1870, og den tysk-Amerikanske øjenlæge Hermann Knapp (1832-1911), der havde været Albrecht von Graefe s (1828-1870) assistent i Berlin, viste en udvidelse af den blinde plet i patienter med ‘kvalt disc’.29 Von Graefe havde introduceret undersøgelsen af synsfeltet i klinisk praksis, og oprindeligt var det den blinde plet og ikke det fikseringspunkt, der blev anvendt som nul på diagrammet.,30
det 18.århundrede
i det 18. århundrede havde de fleste efterforskere udvekslet begrebet en æterisk ånd for en subtil nervevæske eller nervekraft for at forklare nervefunktion. Albrecht von Haller (1708-1777), den fremragende Schweiziske fysiolog, postulerede en vis nervosa eller motor kraft, der stammer fra hjernen, der opholdt sig i nerver.,31 Selv om han var i høj grad beskæftiger sig med handling af motoriske nerver, vis nervosa som en abstrakt kraft, der blev anvendt til messaging system af sensoriske nerver af en række forskere, herunder JA Unzer (1727-1799), George Procháska (1749-1820),32 og Marshall Hall (1790-1857), den sidste af dem var stadig bruger det i 1840.,33
tanken om en vis nervosa er elektrisk i naturen, selv afvist af Haller, blev gjordt følgende opfindelsen, i 1745, af Leyden krukke, og gennem undersøgelser af elektriske fisk af en række anerkendte forskere, herunder John Hunter (1728-1793),34 Henry Cavendish (1731-1810),35 Alexander von Humboldt (1769-1859),36 og Humphry Davy (1778-1820).,37
mens messaging-systemets karakter blev drøftet, hjalp Hallers studerende Johann Gottfried .inn (1727-1759) med at nedrive teorien om den hule optiske nerve i hans seminal Atlas Descriptio anatomica oculi humani (1755).38 Cheselden, der beskriver mikroskopiske udseende af sektioneret nerver som “så mange små forskellige tråde, der kører parallelt, uden hulrum, som kan observeres i dem”, tilbød en forklaring på de vedvarende begrebet ved at foreslå, at “nogle uforsigtig observatører skære åbninger af arterious og venøse kar … for nervøs rør’.,28
19 og tidlige 20 århundrede: Galvanisk teorier
Galvani forslag, der i 1791, at nervesystemet var, i virkeligheden, en generator til elektricitet, var medvirkende til at feje væk teorier af nerve handling postulere nerve spiritus eller væske og om fastlæggelse af en ramme for den fremtidige undersøgelse af el-og nervefunktion. Han mente, at dyrelektricitet var ‘elektrisk væske … udskilt fra hjernens kortikale stof’ og sandsynligvis ekstraheret fra blod.,2 Af 1830’erne, med udviklingen af mere følsomme elektrofysiologiske måle-enheder, end der havde været til rådighed til at Galvani, indflydelsesrige fysiologer som François Achille Longet (1811-1871) og Johannes Müller (1801-1858), der har undersøgt de optiske nerver og chiasmas i en række arter,39 blev tyder på, at elektricitet var blot den stimulus, der har sat gang i en ‘nerve-princippet”.
selvom dens natur var ukendt, var nerveprincippet faktisk ledningsmekanismen., M .ller indrømmede, at han aldrig havde været i stand til at registrere en elektrisk strøm i nerver, men troede, at ‘i øjet ophidser en svag galvanisk strøm den specielle fornemmelse af synsnerven, nemlig lysets fornemmelse’. Det var Müllers studerende, Emil du Bois-skriver kommissionen (1818-1896), der i 1843, viste endegyldigt, at elektriske strømme, var til stede i nerves40 og gik videre til at foreslå, at de elektriske signaler, som han kunne opdage ved hjælp af den yderst følsomme galvanometers, at han opfandt var de ydre manifestationer af underliggende, men ukendt, varmeledning mekanisme., I slutningen af 1860 ‘erne var han klar til at spekulere i, at denne ledningsmekanisme var ‘nogle interne bevægelser, måske endda nogle kemiske ændringer, af selve stoffet indeholdt i nerveslangen, der spredte sig langs rørene … begge veje fra ethvert punkt, hvor ligevægten er blevet forstyrret…’. Han benægtede ikke, at elektricitet spillede en rolle i’nervernes indre mekanisme’.
mest fysiologiske og stort set alle elektrofysiologiske undersøgelser i midten af det 19.århundrede blev udført i Europa, især Tyskland og Italien., I Storbritannien, hvor den undersøgende tradition var anatomiske snarere end fysiologiske, Todd og Bowman forblev låst i diskussionerne om den kilde til animalsk elektricitet og om ‘nervøs force” blev svarende til nuværende el. De valgte endelig ideen om, at det var ‘en magt udviklet i den nervøse struktur under påvirkning af passende stimuli’.,27 analogien mellem dyr elektricitet i en nerve og en strøm af Voltaic elektricitet, der flyder langs en ledende tråd var almindeligt foretaget ved begyndelsen af undersøgere, men viste sig at være fejlagtige i 1850 af Hermann Helmholtz (1821-1894), der målte hastigheden af nerve ledningsforstyrrelser og fandt, at det var langsommere end de nuværende elektricitet.,41, 42, 43 Ludimar Hermann (1838-1914), en elev af du Bois, skriver kommissionen, første gang demonstreret, at, i modsætning til den nuværende strøm i en ledning, nerve ‘ s motiv princippet var en selv-og-analyser af formerings bølge af negativitet, der avancerede i segmenter langs det, selv om han ikke var i stand til at forklare, hvordan det blev sendt fra segment til segment.,42, 44
dette var begyndelsen på vores nuværende forestilling om nervefunktion, men det var først i det 20.århundrede, at Edgar D Adrian (1889-1977) og hans team afslørede, at ledningssignalet skyldtes overførslen af ioner over membranen af en nervefibre, der sendte en bølge af depolarisering eller handlingspotentiale langs a .onen.45 Adrian konkluderede, at: ‘… der er ingen radikale forskelle i budskaberne fra forskellige slags sanseorganer eller forskellige dele af hjernen., Impulser, der rejser til hjernen i fibrene i de auditive nerver, får os til at høre lyde, og impulser af samme art … i synsnerven får os til at se seværdigheder. Det mentale resultat skal afvige, fordi en anden del af hjernen modtager beskeden og ikke fordi beskeden har en anden form’.,46
mikroskop og udvikling af histologi
på Trods af van Leeuwenhoek s (Figur 13) spektakulære mikroskopiske observationer på forstørrelser op til × 400, hans resultater var stort set unikt, fordi han var enestående dygtig i linse-slibning og ikke offentliggøre detaljer om sine instrumenter. Efter hans død i 1723 var der kun lidt videnskabelig brug af mikroskopet, indtil Joseph Jackson Lister (1786-1869) udviklede det akromatiske mål i 1820 ‘ erne., Derefter, meget af det banebrydende mikroskopi, der førte til belysning af en celle teori blev gennemført i Tyskland af arbejdstagere, som Johannes Müller (1801-1858), Matthias Jakob Schleiden (1804-1881), Theodor Schwann (1810-1882), og Rudolf Virchow (1821-1902). Væv i øjet og nervesystem blandt de mest vanskelige at udarbejde og fortolke, var genstand for nye farvning teknikker af Jan Evangelista Purkinje (1787-1869),47 Albert von Kölliker (1817-1905),48 Louis Ranvier (1835-1922),49 Camillo Golgi (1843-1926),50, 51 og Santiago Ramón y Cajal (1852-1934).,52
Salomon Stricker (1834-1898) skrev Håndbog om Menneskelige og Sammenlignende Histologi (1869-1872), som blev oversat til engelsk som de mængder, der blev offentliggjort.53 det tredje bind indeholdt bidrag fra 10 histologer, der skrev på øjet alene. Det kunne for første gang påvises, at synsnervefibre og ganglionceller blev formindsket ved sygdomme som glaukom., En af de første øje, histologi atlas, Atlas af den patologiske anatomi af øjeæblet (1875), af to tyske øjenlæger, Ernst Hermann Pagenstecher (1844-1932) og Karl Philipp Begge (1844-1904), blev oversat til engelsk af William Gowers (1845-1915).54 forfatterne undgik mikroskopi med høj forstørrelse, fordi klinikere i denne periode i mikroskopiens historie generelt var mere interesserede i topografisk histologi end i at erhverve viden om, hvad der foregik i individuelle celler., Som alle nye efterforskningsteknikker krævede fortolkning assimilering af konceptuelle ændringer.
oftalmoskop
indførelsen af oftalmoskop af Helmholtz i 1851 også gjort det nødvendigt for øjenlæger til at lære at opfatte og fortolke, hvad de så gennem instrumentet., Edward Greely Loring (1837-1888), i New York troede, at ” i hele historien af medicin der er ikke noget smukkere episode end opfindelsen af oftalmoskop … af dets betyder, at vi er i stand til at se på den eneste nerve i hele kroppen, der nogensinde kan ligge åben for vores inspektion under fysiologiske betingelser …’.55 spændende tider, ja, og det er fascinerende at indse, hvor opmærksomme oftalmoskopisterne i den æra var på trods af deres enkle instrumenter og svage belysning., Ikke desto mindre kunne fejlagtig fortolkning af synsnervens oftalmoskopiske udseende og påvirke ideer om årsagen til øjensygdomme.