El galvanoscopio de rana era un instrumento eléctrico sensible que se utilizaba para detectar voltaje [1] a finales del siglo XVIII y XIX. Consiste en una pata de rana desollada con conexiones eléctricas a un nervio. El instrumento fue inventado por Luigi Galvani y mejorado por Carlo Matteucci .
El galvanoscopio de rana y otros experimentos con ranas jugaron un papel en la disputa entre Galvani y Alessandro Volta sobre la naturaleza de la electricidad. El instrumento es extremadamente sensible y siguió utilizándose hasta bien entrado el siglo XIX, incluso después de que empezaron a utilizarse los medidores electromecánicos .
Terminología
Sinónimos de este dispositivo incluyen la rana galvanoscopic , galvanoscope la pierna de la rana , galvanómetro de la rana , rana reoscópico y electroscope rana . El dispositivo se llama propiamente galvanoscopio en lugar de galvanómetro, ya que este último implica una medición precisa, mientras que un galvanoscopio solo da una indicación. [2] En el uso moderno, un galvanómetro es un instrumento de laboratorio sensible para medir corriente, no voltaje. Los medidores de corriente diaria que se utilizan en el campo se denominan amperímetros . [3] Se puede hacer una distinción similar entre electroscopios , electrómetros y voltímetros para mediciones de voltaje.
Historia
Las ranas eran un tema popular de experimentación en los laboratorios de los primeros científicos. Son pequeños, fáciles de manejar y hay un suministro listo. Marcello Malpighi , por ejemplo, usó ranas en su estudio de los pulmones en el siglo XVII. Las ranas fueron particularmente adecuadas para el estudio de la actividad muscular. Especialmente en las piernas, las contracciones musculares se observan fácilmente y los nervios se disecan fácilmente. Otra característica deseable para los científicos fue que estas contracciones continuaron después de la muerte durante un tiempo considerable. También en el siglo XVII, Leopoldo Caldani y Felice Fontana sometidos a descargas eléctricas ranas para probar Albrecht von Haller 's teoría de la irritabilidad . [4]
Luigi Galvani , profesor de la Universidad de Bolonia , estaba investigando el sistema nervioso de las ranas alrededor de 1780. Esta investigación incluyó la respuesta muscular a los opiáceos y la electricidad estática , para los cuales se disecaron juntas la médula espinal y las patas traseras de una rana y la piel quitada. En 1781, [5] se hizo una observación mientras se diseccionaba una rana. Una máquina eléctrica se descargó justo en el momento en que uno de los ayudantes de Galvani tocó el nervio ciático de una rana disecada con un bisturí. Las ancas de la rana temblaron cuando ocurrió la descarga. [6] Galvani descubrió que podía hacer que la pata preparada de una rana (ver la sección de Construcción ) se contrajera conectando un circuito de metal desde un nervio a un músculo, inventando así el primer galvanoscopio de rana. [7] Galvani publicó estos resultados en 1791 en De viribus electricitatis . [8]
Una versión alternativa de la historia de la respuesta de la rana a distancia tiene a las ranas preparándose para una sopa en la misma mesa que una máquina eléctrica en funcionamiento. La esposa de Galvani nota el movimiento de la rana cuando un asistente toca accidentalmente un nervio y le informa del fenómeno a su esposo. [9] Esta historia se origina con Jean-Louis Alibert y, según Piccolino y Bresadola, probablemente fue inventada por él. [10]
Galvani y su sobrino Giovanni Aldini utilizaron el galvanoscopio de rana en sus experimentos eléctricos. Carlo Matteucci mejoró el instrumento y lo llamó más la atención. [11] Galvani usó el galvanoscopio de rana para investigar y promover la teoría de la electricidad animal , es decir, que había una fuerza vital en los seres vivos que se manifestaba como un nuevo tipo de electricidad. Alessandro Volta se opuso a esta teoría, creyendo que la electricidad que estaban presenciando Galvani y otros defensores se debía a la electrificación por contacto metálico en el circuito. La motivación de Volta al inventar la pila voltaica (la precursora de la batería común de zinc-carbono ) fue en gran parte para permitirle construir un circuito completamente con material no biológico para demostrar que la fuerza vital no era necesaria para producir los efectos eléctricos que se ven en animales. experimentos. Matteucci, en respuesta a Volta, y para demostrar que los contactos de metal no eran necesarios, construyó un circuito completamente con material biológico, incluida una batería de rana . Ni la teoría de la electricidad animal de Galvani ni la teoría de la electrificación por contacto de Volta forman parte de la ciencia eléctrica moderna. [12] Sin embargo, Alan Hodgkin en la década de 1930 demostró que de hecho existe una corriente iónica fluyendo en los nervios. [13]
Matteucci utilizó el galvanoscopio de rana para estudiar la relación de la electricidad con los músculos, incluso en extremidades humanas recién amputadas. Matteucci concluyó a partir de sus mediciones que había una corriente eléctrica que fluía continuamente desde el interior hacia el exterior de todos los músculos. [14] La idea de Matteucci fue ampliamente aceptada por sus contemporáneos, pero esto ya no se cree y sus resultados ahora se explican en términos de potencial de lesiones . [15]
Construcción
La pata trasera de una rana entera se extrae del cuerpo de la rana con el nervio ciático todavía unido, y posiblemente también una parte de la médula espinal . Se despelleja la pierna y se hacen dos conexiones eléctricas. Estos pueden hacerse en el nervio y el pie de la pata de la rana envolviéndolos con alambre de metal o papel de aluminio, [16] pero un instrumento más conveniente es la disposición de Matteucci que se muestra en la imagen. La pierna se coloca en un tubo de vidrio con solo el nervio sobresaliendo. La conexión se realiza en dos puntos diferentes del nervio. [17]
Según Matteucci, el instrumento es más preciso si se evita el contacto eléctrico directo con el músculo. Es decir, las conexiones se hacen solo con el nervio. Matteucci también advierte que el nervio debe estar bien pelado y que los contactos se pueden hacer con papel húmedo para evitar el uso de sondas de metal afiladas directamente sobre el nervio. [18]
Operación
Cuando la pata de la rana está conectada a un circuito con potencial eléctrico , los músculos se contraen y la pata se contrae brevemente. Volverá a contraerse cuando se rompa el circuito. [16] El instrumento es capaz de detectar voltajes extremadamente pequeños y podría superar con creces a otros instrumentos disponibles en la primera mitad del siglo XIX, incluido el galvanómetro electromagnético y el electroscopio de hoja de oro . Por esta razón, siguió siendo popular mucho después de que otros instrumentos estuvieran disponibles. El galvanómetro fue posible en 1820 gracias al descubrimiento de Hans Christian Ørsted de que las corrientes eléctricas desviarían la aguja de una brújula, y el electroscopio de hoja de oro fue incluso anterior ( Abraham Bennet , 1786). [19] Sin embargo, Golding Bird todavía podía escribir en 1848 que "los músculos irritables de las ancas de una rana eran una prueba de electricidad no menos de 56.000 veces más delicada que el electrómetro de condensación más sensible". [20] La palabra condensador utilizada por Bird aquí significa una bobina, llamada así por Johann Poggendorff por analogía con el término de Volta para un condensador . [2]
El galvanoscopio de rana se puede utilizar para detectar la dirección de la corriente eléctrica . Para ello, se necesita una pata de rana algo insensibilizada. La sensibilidad del instrumento es mayor con una pierna recién preparada y luego se cae con el tiempo, por lo que una pierna más vieja es la mejor para esto. La respuesta de la pierna es mayor a las corrientes en una dirección que en la otra y con una pierna adecuadamente insensibilizada solo puede responder a las corrientes en una dirección. Para una corriente que entra en la pierna desde el nervio, la pierna se contraerá al hacer el circuito. Para una corriente que sale de la pierna, se contraerá al romper el circuito. [21]
El principal inconveniente del galvanoscopio de rana es que con frecuencia es necesario reemplazar la pata de rana. [22] La pierna seguirá respondiendo hasta 44 horas, pero después de eso se debe preparar una nueva. [13]
Referencias
- ^ Keithley, pág. 51
- ↑ a b Hackmann, pág. 257
- ^ Hackmann, pág. 259
- ^ Piccolino y Bresadola, págs. 74–75
- ^ Piccolino y Bresadola, págs. 88–89
- ^ Keithley, pág. 49
- ^ Piccolino y Bresadola, p. 71
- ^ Keithley, pág. 71
- ^ Wilkinson, pág. 6
- ^ Piccolino y Bresadola, p. 5, citando a Adolphe Ganot
- ^ Liebre, págs. 3-4
- ^ Clarke y Jacyna, p. 199
- Clarke y O'Malley, pág. 186
- Hellman, págs. 31–32
- Bird (1848), págs. 344–345
- Matteucci (1845), págs. 284-285
- ↑ a b Piccolino y Bresadola, p. 75
- ^ Pájaro, p. 270
- ^ Clarke y Jacyna, p. 199
- ^ a b Liebre, pág. 4
- ^ Pájaro, p. 345
- ^ Clarke y O'Malley, págs. 188-189
- ^ Keithley, pág. 36
- ^ Pájaro, p. 345 citando a Wilkinson, 1845
- ^ Pájaro, p. 346
- ^ Clarke y Jacyna, citando a Matteucci
Bibliografía
- Clarke, Edwin; Jacyna, LS, Orígenes de los conceptos neurocientíficos del siglo XIX , University of California Press, 1992 ISBN 0520078799 .
- Clarke, Edwin; O'Malley, Charles Donald, El cerebro humano y la médula espinal: un estudio histórico ilustrado por escritos desde la antigüedad hasta el siglo XX , Norman Publishing, 1996 ISBN 0930405250 .
- Bird, Golding , Capítulo XX, "Electricidad fisiológica o galvanismo" , Elementos de la filosofía natural , Londres: John Churchill, 1848 OCLC 931247166 .
- Hackmann, Willem D., "Galvanometer", en Bud, Robert; Warner, Deborah Jean (eds), Instruments of Science: An Historical Encyclopedia , págs. 257–259, Taylor & Francis, 1998 ISBN 0815315619 .
- Hare, Robert , "Del galvanismo o electricidad voltaica" , Una breve exposición de la ciencia de la electricidad mecánica , Filadelfia: JG Auner, 1840 OCLC 8205588 .
- Hellman, Hal, Grandes peleas en medicina , John Wiley and Sons, 2001 ISBN 0471347574
- Keithley, Joseph F. , La historia de las mediciones eléctricas y magnéticas: desde el 500 a. C. hasta la década de 1940 , IEEE Press, 1999 ISBN 0780311930 .
- Piccolino, Marco; Bresadola, Marco, Shocking Frogs: Galvani, Volta y los orígenes eléctricos de la neurociencia , Oxford University Press, 2013 ISBN 0199782164 .
- Matteucci, Carlo "The muscular current" Philosophical Transactions , págs. 283-295, 1845.
- Wilkinson, Charles Henry, Elementos de galvanismo , Londres: John Murray, 1804 OCLC 8497530 .