Медицинская практика

Герман родился 31 августа 1821 года в германском городе Потсдаме. Кроме него, в семье позже появились две девочки и мальчик. В детстве Герман рос хилым ребенком, часто и подолгу хворал. Каждая болезнь за­ставляла его родителей вздрагивать, опасаясь за своего первенца. Рано обнаружился и некоторый недостаток в его умственном складе: слабая память на вещи, не имеющие внутренней связи. Он с трудом различал правую и левую стороны. Позже, когда в школе изучал языки, он труднее, чем другие, запоминал неправильные грамматические формы, особенно обороты речи. Историю он едва осилил, мукой было учить наизусть от­рывки в прозе. Этот недостаток только усилился с годами и стал бедстви­ем его старости. Когда в классе читали Цицерона или Вергилия, он под столом вычислял ход лучей в телескопах и уже тогда нашел некоторые оптические теоремы, о которых ничего не говорилось в учебниках.

12 сентября 1838 года Герман окончил гимназию, и встал вопрос о выборе карьеры. Из наук его более всего привлекало естествознание. Однако отсутствие необходимых средств для того, чтобы посвятить себя чистой науке, заставило отца Германа отсоветовать сыну идти на есте­ственный факультет, и Герман решился посвятить себя изучению меди­цины как области, которая может помочь ему так устроиться в будущем, чтобы не прерывать своих занятий физикой и математикой. К этому присоединилось еще одно благоприятное обстоятельство, которое и решило все дело; единственным родственником, причастным к науке в семье Гельмгольца, был Муренин, занимавший видную должность. Он взялся похлопотать, чтобы Германа приняли на государственный счет в Военный Медико-хирургический институт Фридриха-Вильгельма в Берлине, который готовил военных врачей.

Семнадцатилетний студент в первом семестре изучает физику, химию и анатомию. Кроме этих главных предметов, он за первый год прослушал логику, историю, латинский и французский языки. Свободное время в течение каникул и праздников Герман посвящал чтению Гомера, Байро­на, Био и Канта. Герману повезло не только с сокурсниками (с ним училась целая плеяда будущих корифеев физиологии, составившая цвет немецкой науки: Карл Людвиг, Дюбуа-Реймон, Брюкке, Вирхов, Шванн), но и с преподавателем физиологии Иоганнесом Мюллером, светилом немецкой физиологической науки. Во втором семестре под влиянием своего знаменитого учителя Герман заинтересовался физиологией и гис­тологией. Учеников Мюллера объединяло одинаковое стремление связать физику с физиологией и найти для их обоснования более прочный фундамент. Герман значительно превосходил своих друзей в знании ма­тематики, которая давала ему возможность точно «формулировать зада­чи и давать методом их решения правильное направление».

Работа Германа в лаборатории Мюллера, начатая блестяще в студен­ческие годы и захватившая его, была осенью 1842 года прервана практи­ческой работой в качестве хирурга в военном госпитале Шаритэ в Бер­лине, продолжавшаяся целый год и отнимавшая у него ежедневно вре­мя от 7 утра до 8 вечера. Тем не менее, 2 ноября 1842 года Герман защи­тил докторскую диссертацию на латинском языке «О строении нервной системы беспозвоночных». Тему «Строение нервной системы» ему пред­ложил сам Мюллер. В этой диссертации он впервые доказал, что извес­тные элементы нервной ткани, нервные клетки и волокна, соединены друг с другом и составляют части неразрывного целого, получившего в дальнейшем название нейрона.

Чрезвычайно трогательна история, как Герман приобрел микроскоп, при помощи которого он выполнил диссертационную работу. Заболев тифом, он как студент института Фридриха-Вильгельма был бесплатно помещен в больницу Шаритэ, и благодаря этому у него накопилась ма­ленькая сумма от стипендии, что и дало ему возможность приобрести микроскоп, правда плохонький.

По окончании института Гельмгольц направляется в больницу Ша­ритэ ординатором, там же работал Вирхов. Одновременно он трудится в домашней лаборатории Густава Магнуса (1802-1870 гг), автора изданий по механике, гидродинамике, теплоте и т.п. Гельмгольцу предстояла семилетняя отработка стипендии в качестве военного врача. Ему уда­лось устроиться в Потсдаме, недалеко от Берлина: в октябре 1843 года он служил эскадронным хирургом королевского лейб-гвардии гусарско­го полка. Живет Гельмгольц в казарме, встает, как все, в пять часов утра по сигналу кавалерийской трубы. Несмотря на все неудобства казармен­ного быта, он умудряется устроить маленькую физико-физиологичес­кую лабораторию ив 1845 году произвести свои опыты относительно расхода веществ при мышечной работе, для чего Дюбуа-Реймон пере­дал ему портативные весы.

В этом же году физики и химики, работавшие в лаборатории Магну­са, образовали физическое общество, куда приняли молодого Гельмголь­ца. В июле того же года Гельмгольц сделал составивший эпоху доклад в физическом обществе «О сохранении силы». Он пытался опубликовать эту гениальную работу в научном журнале, но ее не оценили, тогда он издал ее в 1847 году отдельной книгой. Итак, Гельмгольц математически обосновал провозглашенный еще в XVIII веке Ломоносовым закон сохранения энергии, показав его всеобщий характер, и применил этот закон в физиологии. Он объединил этой работой физические, химические и биологические науки, которым принцип сохранения энергии дал проч­ную основу и положил основание всемирной известности Гельмгольца. Первым, кто еще в 1842 году правильно понял и сформулировал этот за­кон, был немецкий врач Юлий Роберт Майер из Гейльбронне.

1 июня 1847 года Гельмгольц был переведен в королевский полк Gardes-du-Corps, находившийся также в Потсдаме. Гельмгольц позна­комился с семейством Фельтон, глава которого был военным врачом. Молодая Ольга фон Фельтон, с которой Гельмгольц часто играл на роя­ле, читал стихи и участвовал в спектаклях, произвела на него неизгла­димое впечатление, и 11 марта 1847 года он был с ней обручен. 30 сен­тября 1848 года, прослужив 6 лет военным врачом, Гельмгольц был про­изведен в старшие врачи. Александр Гумбольт помог Гельмголыгу осво­бодиться от оставшихся трех лет обязательной службы и содействовал его назначению на место Брюкке в Академию художеств и анатомо-зоологический музей. Академия и Мюллер были этим очень довольны. Но едва лишь Гельмгольц освоился в новых условиях, как уже в следующем году его ожидало новое назначение.

Профессора Брюкке перевели на кафедру физиологии в Кёнигсбергский университет, и ему потребовался заместитель. Это мог быть или более опытный Дюбуа-Реймон, или Гельмгольц. Но так как Дюбуа-Реймона, пока он занимался научной работой, отец еще мог содержать, то выбор пал на его друга - Гельмгольца. По рекомендации Мюллера Гель­мгольца приглашают в 1849 году профессором физиологии в универси­тет Кенигсберга. В Кенигсберге в процессе своих исследований он скон­струировал ряд оригинальных измерительных приборов. Большое рас­пространение в разнообразных областях физиологического исследова­ния и медицины получили сконструированные им глазное зеркало (оф­тальмоскоп), который дал возможность наблюдать глазное дно, и так на­зываемый маятник Гельмгольца, позволяющий подвергать ткань быст­ро следующим друг за другом раздражениям с точной дозировкой вре­мени. И в настоящее время офтальмоскоп играет огромную роль при диагностике не только глазных болезней, но и нервных заболеваний, таких как опухоли мозга, сухотка спинного мозга и т.д.

Кёнигсбергский период научной деятельности Гельмгольца был наиболее продуктивным. Там же он развил физиологическую теорию слуха, по которой в основе способности животных и человека различать один звуковой тон от другого лежит явление резонанса. Звук определен­ной высоты приводит в колебательное движение не всю основную звуковую мембрану, а только какую-нибудь одну группу ее волокон, резонирующих на данную звуковую частоту. На основе физических законов резонанса Гельмгольцем создано учение о слуховой функции кортиева органа, находящегося во внутреннем ухе человека.

Труды Гельмгольца в области физиологии посвящены изучению не­рвной и мышечной систем. Он обнаружил и измерил теплообразование в мышце термоэлектрическим методом (1845-1847 гг) и, пользуясь им же разработанной графической методикой, детально изучил процесс мы­шечного сокращения (1850-1854 гг) в опытах на лягушке; гальваномет­рическое измерение малых интервалов времени (по баллистическому принципу). Когда Гельмгольц задался этой целью, его учитель, Мюл­лер, засомневался в возможности измерить скорость прохождения воз­буждения по нерву, то почти неизмеримо малое количество времени, ког­да человек почувствовал боль от ожога. За этот ничтожный промежуток времени возбуждение должно проделать известный путь по нервным проводникам. Как же измерить скорость передвижения возбуждений по нервам? Да и возможно ли это? Будучи искуснейшим из эксперимента­торов, Гельмгольц взялся за разрешение этой задачи, предложив гени­альное по простоте решение.

Он подводил электрический ток к нерву лягушки у какой-либо ее мышцы. Ток возбуждал нерв, мышца отвечала на это раздражение со­кращением. Затем он раздражал электрическим током тот же нерв не у самой мышцы, а на некотором расстоянии от нее. Мышца снова сокра­щалась, но несколько позднее, чем в первый раз. Эта разность во време­ни, разделенная на длину участка нерва между двумя точками, где при­кладывалось электричество, показывала скорость, с которой раздраже­ние прошло по нерву. Улягушки, на которой был проведен Гельмголь­цем этот эксперимент, скорость распространения возбуждения по не­рвам оказалась равной 27 метрам в секунду. Как отличалась эта сравнительно небольшая скорость от той фантастической цифры, которую называли ученые! Предполагали, что скорость движения возбуждения по нервам равна скорости света - 300 тысяч километров в секунду!

В 1867-1870 годах совместно с русским ученым Н. Бакстом он из­мерил скорость распространения возбуждения в нервах у человека. Ряд исследований ученого относится к физиологии центральной нервной системы. Он впервые определил в 1854 году скрытый период рефлексов, сделал первую экспериментальную попытку определить ритмику импульсов, посылаемых мозгом к мышце (1864-1868 гг), количественными Методами определил скрытый период волевой мышечной реакции на раздражение органов чувств.

Учение Гельмгольца о «бессознательном выводе» как операции по­строения образа, в которой участвует мышечное движение, наполнило эту категорию новым содержанием. Роль мышечного движения в порож­дении сенсорных продуктов раскрыта в учении И.М. Сеченова, от кото­рого тянутся нити к современным воззрениям на механизм переработ­ки сенсорной информации.

Крупные работы, принесшие Гельмголыгу большую известность и обратившие на себя внимание Парижской академии наук, побудили прусское министерство народного просвещения утвердить Гельмгольца в 1851 году ординарным профессором, что значительно улучшило его материальное положение. В августе 1853 года Гельмгольц, оставив жену с двумя детьми у родных, предпринял первое путешествие в Англию, где познакомился с Фарадеем.

В области физиологии зрения он разработал способы определения кривизны оптических поверхностей глаза, в 1853 году дал теорию акко­модации. Показал, что зрительная оценка величины и удаленности предметов основана на своеобразных мышечных ощущениях, возника­ющих при движении мышц глаза. Идея Гельмгольца о роли мышечного чувства в формировании восприятий была глубоко разработана в психофизиологических трудах И.М. Сеченова.

При разработке вопросов физиологии зрения Гельмголыгу постоян­но помогала его жена, которая была для него другом и помощником; она переписывала его рукописи, ей первой он читал свои лекции. В 1854 го­ду тихая, счастливая, уединенная жизнь была омрачена смертью его го­рячо любимой матери. В то же время туберкулез жены начал угрожать ее здоровью. Гельмгольц стал предпринимать меры, чтобы переселиться в другой город, где климат был мягче, и такая возможность ему предста­вилась, когда освободилась кафедра физиологии и анатомии в Бонне. В 1855 году он получил назначение на кафедру анатомии и физиологии в Боннский университет, где проработал до 1858 года.

На офтальмологическом конгрессе в Париже, где он в 1867 году про­читал доклад о чувстве рельефа, на торжественном обеде прозвучали сло­ва: «Офтальмология была во мраке, - Бог сказал, что Гельмгольц родил­ся, - и воссиял свет». В 1859-1866 годах Гельмгольц исследовал психо­логию и физиологию сенсорных процессов (зрительных, слуховых), цветоощущения. Он во всей полноте разработал учение о цветном зрении, исходя из предположения, что сетчатка имеет три основных цветоощущающих элемента. Развивая мысль о наличии в сетчатке глаза трех эле­ментов, чувствительных к красному, зеленому и синему цвету, он разрабо­тал теорию возникновения цветных зрительных ощущений. Красный, зеленый и фиолетовый цвета, по Гельмгольцу, являются первичными цве­тами, из оптического смешения которых возникает вся бесконечно богатая палитра красок, воспринимаемых человеческим глазом. Теория Гельмгольца выдержала испытание временем и в наши дни удовлетворитель­но объясняет физиологию цветных зрительных ощущений. Надо заме­тить, что работы по ощущению сложных цветов первым разрабатывал ге­ниальный врач и физик Томас Юнг. Гельмгольц оставил человечеству свои замечательные исследования и по другим проблемам физиологии зрения.

В 1857 году баденское правительство предложило Гельмгольцу пе­рейти на кафедру физиологии в знаменитый Гейдельбергский универ­ситет, где уже работали профессорами два его близких друга - Бунзен и Кирхгоф. Маленький Гейдельберг, один из городов герцогства Баденского. На холме - развалины старинного замка. Смотрят в воды Неккара кудрявые дубравы. Гейдельберщы пышно именовали Дворцом при­роды скромное двухэтажное здание, в котором размещалась лаборато­рия Гельмгольца. В этой лаборатории Иван Михайлович Сеченов учил­ся у Гельмгольца. Насколько велико было впечатление, произведенное на него учителем, можно судить по следующим его словам:

- Что я могу сказать об этом из ряда вон человеке? По ничтожности образования приблизиться к нему я не мог, так что видел его, так ска­зать, лишь издали, никогда не оставаясь притом спокойным в его при­сутствии... От его... фигуры с задумчивыми глазами веяло каким-то ми­ром, словно не от мира сего. Как это ни странно, но говорю сущую прав­ду: он производил на меня впечатление, подобное тому, какое я испы­тал, глядя впервые на Сикстинскую мадонну в Дрездене, тем более что его глаза по выражению были в самом деле похожи на глаза этой мадон­ны. Вероятно, такое же впечатление он производил и при близком зна­комстве... В Германии его считали национальным сокровищем и были очень недовольны описанием одного англичанина, что с виду Гельмгольц похож скорее на итальянца, чем на немца.

Первые годы после переезда в Гейдельберг были для Гельмгольца связаны с тяжелыми семейными переживаниями. 6 июня 1859 года умер его отец. Эта потеря была очень тяжела, т.к. с отцом в течение всей жиз­ни у него сложились не только близкие родственные, но и дружеские отношения, чему свидетельствует переписка, где переплетаются чисто семейные и личные вопросы со сложными философскими проблемами о системах Фихте, Гегеля, Шеллинга. Благостный пейзаж Гейдельберга нарушило обострение тяжелой болезни жены. 28 декабря 1859 года Ольга Гельмгольц скончалась. В связи с тяжелым нервным состоянием и усталостью у Гельмгольца участились обморочные состояния, бывав­шие и раньше. На его руках остались двое маленьких детей. Через год он сделал предложение Анне Моль, племяннице профессора персидского языка в Коллеж де Франс Парижа. Анна большую часть жизни провела в Париже и Лондоне, была высокообразованной девушкой.

После возвращения Гельмгольца из Англии 16 мая 1861 года состоялась свадьба с Анной фон Моль. 22 ноября 1862 года Гельмгольц избирается прорек­тором Гейдельбергского университета. В 1864 году Гельмгольц вторич­но побывал в Англии. В Лондоне он посетил Тиндаля и Фарадея, про­чел лекцию в Королевском обществе, посвященную нормальным дви­жениям человеческого глаза в связи с бинокулярным зрением.

Работы Гельмгольца увели его далеко за пределы физиологии, поэтому нет ничего удивительного в том, что когда в апреле 1870 года, после смерти Густава Магнуса, освободилась кафедра физики в Берлинском университе­те, то Дюбуа-Реймон, ректор Берлинского университета, получил от ми­нистра просвещения фон Мюллера поручение пригласить на кафедру Кирхгофа или Гельмгольца. В 1871 году от имени Берлинского университета Дюбуа-Реймон направил Гельмгольпу предложение возглавить первую кафедру физики в Германии. 13 февраля 1871 года, возвращаясь из путеше­ствия по Швейцарии, Гельмгольц был приглашен в Версаль, где Вильгельм I подписал его назначение профессором физики. По этому поводу Дюбуа-Реймон заметил: «Произошло неслыханное дело: медик и профессор фи­зиологии занял главную физическую кафедру Германии».

Вскоре Гельмгольца избирают профессором физики в Медико-хи­рургическую академию, ту академию, в которой он получил свое науч­ное образование. Здесь, продолжая свои работы по физиологической акустике и оптике, он все более и более отходит от медицины, перехо­дит к чисто физическим вопросам. Незадолго до этого Гельмгольц по­лучил от Уильяма Томсона запрос, не желает ли он занять кафедру экспериментальной физики в Кембридже. Приглашение является особенно знаменательным, если учесть, что в Кембридже первым профессо­ром физики был знаменитый Максвелл и позже наиболее крупный из современных физиков Э. Резерфорд.