por David
M. Warmflash, MD
June 01, 2021 - Em geral, nós, da medicina,
estamos cientes de como os dispositivos elétricos são - e eram -
importantes para a compreensão da função do coração e do
cérebro.
Graças principalmente ao trabalho de físicos
que procuraram domar a eletricidade destilando-a em um punhado de
equações e parâmetros, os médicos vêm mexendo em dispositivos
elétricos há mais de 100 anos. E agora eles são usados em
uma série de tecnologias, de marcapassos a estimuladores cerebrais
profundos e estimuladores de nervos transcutâneos, para tratar a
dor.
Mas há um outro lado dessa história que se originou
no século 18 e no início do século 19, quando os funileiros,
chamados de "eletricistas", utilizavam a eletricidade sem
ter ideia de como ela funcionava. Seus experimentos dependiam tanto
da identificação de fontes biológicas inatas de eletricidade
quanto do aproveitamento de suas fontes externas para potenciais
aplicações médicas.
"Mesmo no campo da medicina
bioeletrônica, em que fazemos uso da física do eletromagnetismo, da
biofísica da neuroestimulação e dos princípios por trás da fusão
dos dois fenômenos, muitas vezes esquecemos como o estudo da
eletricidade biológica e não biológica surgiram juntos",
observa Stavros Zanos, MD, PhD, professor assistente e chefe do
Laboratório de Neurofisiologia Translacional no Feinstein Institutes
for Medical Research da Northwell Health em Manhasset, Nova York.
"Olhando para o século 18, a época de Franklin e Cavendish, os
pesquisadores estavam literalmente chocando-se com potes de Leyden e
peixes elétricos, por pura curiosidade, sem saber que estavam
lançando as bases para nossa compreensão da eletrofisiologia
neurológica, muscular e cardiovascular, e por muito da tecnologia da
qual dependem a fisiologia e a medicina."
Luigi
Galvani
Existem exceções a essa caracterização da pesquisa
do século XVIII. Sinais de sua influência ainda podem ser vistos
hoje em Bolonha, Itália, onde uma estátua do médico e ao redor do
polímata Luigi Aloisio Galvani (1737-1798) olha para a praça
nomeada em sua homenagem, e a noroeste, na Universidade de Pavia,
onde o arquirrival de Galvani, o físico Alessandro Volta
(1745-1827), também está orgulhosamente esculpido em pedra.
Centenas de anos depois, muitos no norte da Itália podem mostrar os
destaques abreviados do trabalho desses dois homens: Galvani
aproveitando a eletricidade para fazer as pernas dos sapos se
contorcerem; sua discordância com Volta fazendo com que este
inventasse a bateria; e o sobrinho de Galvani, Giovanni Aldini
(1762-1834), adaptando o design da bateria em algo maior e mais
poderoso para eletrificar pessoas mortas, imortalizando-se como a
inspiração histórica para o romance Frankenstein de Mary Shelley
(1797-1851).
Alessandro Volta
Para muitos
italianos, a fama dessas experiências rivaliza com as conduzidas
aqui na América por Benjamin Franklin (1706-1790), com sua icônica
pipa em uma tempestade. Na verdade, conforme explicado pelo físico
Jim Al-Khalili em seu documentário da BBC de 2011 "Shock and
Awe: The Story of Electricity" - e é provavelmente igualmente
aparente para qualquer médico de emergência que administrou
ferimentos por raio - é duvidoso que a história de Franklin tenha
acontecido. É muito mais provável que a prova de que o raio era
elétrico tenha vindo de um experimento mais seguro realizado na
cidade francesa de Marly-la-Ville em 1752, enquanto Galvani e Volta
eram apenas crianças, envolvendo um poste de metal alto, que ninguém
cometeu o erro ser pego segurando durante o golpe decisivo. Este
experimento relâmpago galvanizou (trocadilhos intencionais) o
conceito de Franklin de carga positiva e negativa, um grande insight
nas discussões sobre eletricidade que levou à rivalidade
Galvani-Volta no final do século.
Estátua de Luigi
Galvani em sua praça de mesmo nome em Bolonha.
Para ter
uma perspectiva local sobre o legado de Galvani e Volta, conversei
com Matteo Cerri, MD, PhD, professor de fisiologia e pesquisador em
neurociência da hibernação na Universidade de Bolonha, onde
Galvani também fez carreira. Conversando da estátua próxima de
Galvani, Cerri notou como, à primeira vista, sua imagem parecia
estar olhando para baixo em um livro, mas um exame mais atento mostra
que é um sapo em uma placa de dissecação que atrai seu olhar. É
uma cena adequada, pois também provou ser a linha divisória inicial
na rixa filosófica dos pesquisadores.
Como médico e
professor de anatomia, Galvani era fascinado pela eletricidade, que
pesquisadores de sua época tentaram aproveitar para tratar um
paciente paralítico. O tratamento consistia em transmitir ao
paciente um choque de eletricidade estática, então o único tipo de
eletricidade que os eletricistas do século 18 sabiam gerar. Eles
fizeram isso usando dispositivos de manivela que giravam globos de
vidro contra o tecido de lã, o mesmo princípio que gera choques no
tapete com seus sapatos, mas com mais eficiência.
Não
apenas o globo giratório poderia gerar uma carga muito maior do que
até mesmo o tapete mais felpudo, como também poderia ser entregue
por meio de um fio a pessoas ou objetos, causando uma faísca, ou a
uma jarra de Leyden, um capacitor bruto inventado pelo cientista
holandês Pieter van Musschenbroek (1692-1761) na década de 1740,
que poderia armazenar uma carga por horas a dias.
Impressão
de uma antiga garrafa de Leyden.
Embora a maioria dos
eletricistas do século 18 desperdiçasse essa força misteriosa em
truques de festa, como fazer o cabelo das pessoas ficar em pé ou
acender um copo de conhaque, a tentativa de utilizar faíscas como
terapia para paralisia foi inspiradora para Galvani. Ele começou a
conduzir experimentos em que dissecaria os nervos femorais de sapos
recém-sacrificados e os chocaria com um fio conectado a um dos
geradores de eletricidade estática em rotação, fazendo com que os
músculos das pernas se contraíssem.
Na mente de Galvani,
a eletricidade da máquina não se movia através do sapo, mas sim
emanava do cérebro, através dos nervos e músculos, fazendo com que
se contraíssem. Galvani acreditava que se tratava de uma força
espiritual que, portanto, não poderia ser fabricada por humanos.
Essa era a visão religiosa de Galvani sobre a "eletricidade
animal", uma hipótese de que a biologia poderia produzir
eletricidade, um tipo diferente de eletricidade daquela que os
humanos poderiam gerar e armazenar em garrafas de Leyden.
Relâmpago em uma
garrafa
Como van Musschenbroek aprendera da maneira mais
difícil, uma garrafa de Leyden poderia causar um choque bastante
desagradável se fosse segurada na mão de alguém enquanto estava
sendo carregada, e então o fio que saía do topo fosse tocado pela
outra mão dessa pessoa. Em contraste estava o peixe torpedo (Torpedo
marmorata), uma criatura cuja mordida parecia estranhamente
semelhante a um choque de uma garrafa de Leyden. Hoje, ele é
comumente conhecido como raio elétrico marmorizado, mas alguns
pensadores do século 18 duvidavam que fosse elétrico, porque, ao
contrário das garrafas de Leyden, a picada de T. marmorata não
causava faísca.
Henry Cavendish (1731-1810), da
Inglaterra, testou garrafas de Leyden de tamanhos variados e concluiu
que um choque poderia ser caracterizado pelo "grau de
eletrificação" e por um parâmetro independente que ele chamou
de "quantidade de eletricidade". Inspirado na anatomia
interna do peixe que apresentava uma série de câmaras, Cavendish
construiu uma espécie de simulador de peixes torpedo: várias
garrafas de Leyden, ligados entre si para reter uma grande
"quantidade de eletricidade", devido ao grande número de
potes, mantendo o "grau de eletrificação" diminui ao
carregar os potes até apenas uma fração de sua capacidade. Ao ser
tocado, o dispositivo produziu um forte choque, mas com uma faísca
visível apenas através de uma lupa, levando Cavendish a concluir
que o peixe real de fato produzia eletricidade. Ele o distinguiu da
garrafa de Leyden padrão pelo fato de o peixe produzir uma
"quantidade de eletricidade" maior com um "grau de
eletrificação" muito menor. Na terminologia de hoje, Cavendish
significava que as garrafas de Leyden entregavam carga baixa e alta
voltagem, enquanto T. marmorata entregava alta carga e baixa
voltagem.
O nascimento de uma rivalidade elétrica
O
insight de Cavendish ocorreu em meados da década de 1770, quando
Galvani e Volta eram estrelas em ascensão. A hipótese da
eletricidade animal se tornou a última moda, desencadeando um debate
sobre a origem da contração muscular nos sapos mortos de
Galvani.
Em contraste com a crença de Galvani de que um
choque aplicado por um gerador de eletricidade estática a um nervo
femoral não fazia nada além de despertar alguns resquícios de
forças espirituais, Volta, um livre pensador do Iluminismo, propôs
que o fluido elétrico do gerador giratório costumava choque, o
próprio nervo estava conduzindo a contração.
Considerando
a ideia de Volta equivalente à heresia religiosa, Galvani publicou
outras observações de que outros estímulos além dos geradores
poderiam evocar a mesma contração. Esses estímulos incluíam o
choque de uma garrafa de Leyden, que Volta retrucou como evidência
contra a eletricidade animal, não para apoiá-la, e o mero contato
com dois tipos diferentes de metais. Curiosamente, Galvani descobriu
que, ao suspender seus sapos em um fio de ferro e, em seguida, passar
um fio contendo cobre do fio de ferro ao nervo femoral exposto, as
pernas do sapo se contraíam. Sem nada conectado que pudesse fornecer
carga elétrica ao nervo, Galvani acreditava que agora tinha
evidências mais fortes de que as contrações eram de uma força
interna, uma ideia apoiada por ainda outra observação: ele poderia
estimular as contrações tocando o nervo femoral exposto com outro
nervo animal, usando nenhum metal.
Galvani pode ter
continuado a experimentar, mas perdeu sua posição acadêmica e
todas as fontes de renda ao se recusar a fazer um juramento de
lealdade à República Cisalpina, um estado satélite francês que
dominava o norte da Itália a partir de 1797 e cujo corpo legislativo
estava lotado com acadêmicos do Iluminismo, incluindo Alessandro
Volta! Em um declínio vertiginoso, Galvani morreu, destituído e
deprimido, no final de 1798.
Volta continuou na ciência
por mais três décadas, motivado a lançar luz sobre a descoberta de
Galvani de que os fios de dois tipos diferentes de metais provocavam
espasmos musculares. Colocando dois metais diferentes em sua boca
simultaneamente, Volta descobriu que podia sentir o gosto da
eletricidade, mas era muito fraca para medir com um instrumento.
Pensando nas múltiplas câmaras do peixe torpedo, no entanto, e como
Cavendish as havia simulado, Volta empilhou discos alternados de
cobre e zinco, separados por discos embebidos em ácido diluído. Em
1800, descobri que essa estratificação amplificava o efeito,
provando que os próprios fios de Galvani haviam produzido
eletricidade. Como resultado, Galvani é lembrado por estar errado
sobre a eletricidade animal. Mas essa não é uma reputação
totalmente justa.
A Primeira Bateria
O
legado de Volta ganhou um impulso adicional porque sua descoberta
também foi uma invenção, a primeira bateria, que as pessoas
puderam apreciar de forma concreta, pois gerou a era da eletricidade
na velocidade da luz. Usando uma bateria voltaica dimensionada para
proporções do tamanho de uma sala, Humphry Davy da Inglaterra
(1778-1829) demonstraria iluminação de arco elétrico em 1808. O
eletroímã entraria em cena durante a vida de Volta, levando a
geradores, motores elétricos e o telégrafo em dois décadas de sua
morte. No entanto, dependente de toda essa inovação foi o trabalho
inicial de Galvani com animais.
“Devemos lembrar que,
por trás de todo empreendimento científico, sempre há uma pessoa
que merece crédito, independentemente do resultado”, observa
Cerri. “Isso era verdade com os dois gigantes da pesquisa inicial
de eletricidade da Itália, assim como é verdade com tantos
pensadores científicos hoje. Na verdade, a interação entre Galvani
e Volta e as diferenças em seus legados são paralelos à luta atual
entre a pesquisa básica e a aplicada. "
A
reviravolta irônica da história é que a bioeletricidade, na
verdade, é diferente da eletricidade empregada por nossos
dispositivos.
"A intuição de Galvani sobre
eletricidade era mais verdadeira do que a de Volta no sentido mais
amplo", diz Cerri, aludindo a como um potencial de ação é
efetivamente o movimento de carga positiva ao longo da superfície
citoplasmática da membrana celular de axônios e miócitos.
O
conceito engenhoso de Franklin era que a carga elétrica, como uma
conta bancária, poderia ser excedente ou deficitária (que ele
chamou de positivo e negativo, respectivamente). Isso explica o
choque das garrafas de Leyden como a necessidade de uma carga
positiva percorrer o corpo do suporte do frasco para cancelar a carga
negativa do outro lado do vidro. A convenção para corrente elétrica
é que ela é uma carga positiva que se move através de fios e
circuitos. Isso é retrógrado quando se trata de nossos
dispositivos, onde os elétrons carregados negativamente são o que
se move, mas é correto para nossas correntes biológicas carregadas
por íons positivos!
Da mesma forma, Galvani e Volta podem
ter se movido em direções filosoficamente opostas, mas suas teorias
ainda forneceram as faíscas iniciais que iluminaram o caminho para
as intervenções usadas até hoje na medicina moderna.
Warmflash
é redator autônomo de ciências e saúde que mora em Portland,
Oregon. Seu livro recente, Lua: Uma História Ilustrada: Dos Mitos
Antigos às Colônias do Amanhã, conta a história do papel da Lua
em uma infinidade de eventos históricos, desde a origem da vida, aos
primeiros sistemas de calendário, ao surgimento da ciência e
tecnologia, ao alvorecer da era espacial. Original em inglês,
tradução Google, revisão Hugo. Fonte: MedScape.
Comentário à matéria original, por V L Kern: Em Minneapolis, há um museu fascinante dedicado à eletricidade, criado pelo fundador da Medtronics, Earl Bakken, médico. Vale a pena visitar!
