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Methode

Die Anfänge der Elektrophysiologie

Die Entwicklung unserer heutigen Vorstellungen von der Nervenaktivität beruht vor allem auf den Fortschritten in der Elektrotechnik und der Elektronik. Betrachtet man den Beginn der Elektrotechnik im 18. Jahrhundert, so zeigt sich, dass damals die Messung elektrischer Erscheinungen mit Untersuchungen an Nerv und Muskel unmittelbar verknüpft war.

Lange bevor die Gesetze von Ohm und Faraday bekannt wurden, bevor das Galvanometer und andere empfindliche Messinstrumente erfunden waren, hatte Galvani eine Form der elektrischen Entladung entdeckt, von der er glaubte, dass sie auf der Erzeugung elektrischer Ströme durch das lebende Nerv- und Muskelgewebe beruhe. Das berühmte Streitgespräch zwischen Volta und Galvani gab den Anstoß zu einer ganzen Reihe von Experimenten und Deutungen, deren Weiterentwicklung bis in unsere Zeit geht, nicht nur in der Physiologie, sondern auch in der Physik und in der physikalischen Chemie.

Die Zuckung, die man an einem isolierten Nerv-Muskel-Präparat vom Frosch beobachtet, wenn man einen kurzen elektrischen Strom hindurchschickt, blieb für viele Jahre der empfindlichste Detektor eines kurzen elektrischen Pulses. Um die Mitte des 19. Jahrhunderts hatten Carlo Matteucci und der in Berlin forschende Physiologe Emil Heinrich Du Bois-Reymond mithilfe langsamer, aber empfindlicher Galvanometer festgestellt, dass Nerven und Muskel elektromotorische Kräfte erzeugen können. Um die Differenz zwischen der negativen Innenmembran und der positiven Außenmembran einer Faser aufrechtzuerhalten, so nahm Du Bois-Reymond an, tritt infolge einer Verletzung ein Strom auf.

Die damals verfügbaren Messmethoden arbeiteten allerdings viel zu langsam, um den wahren zeitlichen Verlauf der kurzen Pulse aufzudecken, die bei der Aktivität von Nerven- und Muskelfasern auftreten. Mit raffinierten experimentellen Ansätzen fanden Du Bois Reymond und später Julius Bernstein heraus, dass die elektrische Aktivität der Zellen in Form kurzer elektrischer Entladungen erfolgt, wobei die einzelne Entladung nur ein paar Tausendstel einer Sekunde dauert.