Elettricità animale – Animal electricity

09/08/2022 derekwillstar

L’occhio elettrico e alcuni strani pesci

Tratto dal link : http://www.fondazionemacula.it/divagazioni/locchio-elettrico-e-alcuni-strani-pesci/
La misurazione dei potenziali elettrici generati nell’occhio in rapporto all’attività fisiologica delle strutture che lo compongono (cellule nervose della retina, cellule dell’epitelio pigmentato, cornea) e da varie strutture nervose centrali della visione (soprattutto la corteccia visiva) non è certo un’indagine di routine a cui il paziente viene sottoposto nello studio di un oftalmologo. Molto più comuni sono le indagini elettrofisiologiche utilizzate in altre settori della medicina, l’elettrocardiogramma in primo luogo, strumento indispensabile della pratica cardiologica. Eppure la registrazione dei potenziali elettrici oculari può essere in alcuni casi molto utile per diagnosticare malattie dell’occhio e del sistemo visivo.

Alcune di queste indagini come l’Elettroretinogramma (ERG) sono relativamente antiche e di esecuzione abbastanza semplice, mentre altre come per esempio i Potenziali evocati visivi (VEP) sono stati introdotti nella pratica clinica più di recente e richiedono particolari attrezzature . Oltre a servire a diagnosticare stati patologici del sistema visivo, alcune di queste metodiche possono essere utili anche per altri tipi di studi. Una particolare modifica della tecnica dei PEV, basata sulla stimolazione visiva con immagini luminose a varia configurazione spaziale, può servire a valutare la capacità di vedere di un bambino fin dai primi mesi di vita, in un periodo in cui il soggetto esaminato non è evidentemente in grado di rispondere alle domande dell’esaminatore. Una metodica conosciuta con il termine di EOG (Elettrooculogramma) serve invece a valutare la funzionalità dell’epitelio pigmentato retinico, una struttura cellulare che è essenziale per la sopravvivenza dei fotorecettori della retina. Si utilizza nella diagnostica di alcune malattie del fondo oculare in cui è compromesso in particolar modo proprio l’epitelio pigmentato retinico. Per eseguire questo esame si applicano degli elettrodi di lato agli occhi, sul naso e sulle tempie, e si fanno ruotare gli occhi a destra e a sinistra a intervalli regolari. In questo modo alternativamente si avvicinano agli elettrodi l’apice corneale e il polo posteriore del bulbo oculare dove è presente il potenziale elettrico dell’epitelio pigmentato. Si rileva così la differenza di potenziale tra apice corneale e polo posteriore dell’occhio.
La possibilità di registrare potenziali elettrici dall’occhio e da altre strutture del sistema visivo è espressione di una proprietà generale delle cellule dell’organismo, che si esprime in un modo particolarmente notevole nelle cellule nervose: la presenza cioè tra interno e esterno delle cellule (ai lati cioè della membrana cellulare) di una differenza di potenziale elettrico dell’ordine di un poco meno di un decimo di Volt. Questa differenza non è costante ma varia in rapporto all’attività della cellula. Nelle cellule e fibre nervose questo potenziale elettrico serve a trasmettere segnali che codificano informazioni sensoriali e motorie, segnali che ci permettono di vedere, ascoltare, parlare, muovere un braccio, correre, di avere emozioni, di pensare anche. Le cellule nervose dell’occhio partecipano di questa generale caratteristica elettrica dei neuroni dell’organismo, ma in alcuni casi, come per esempio i coni e i bastoncelli della retina, producono potenziali elettrici particolari, diversi dai cosiddetti impulsi elettrici che sono utilizzati dalle cellule e fibre nervose ordinarie per trasmettere l’informazione a distanza.

Siccome un decimo di Volt è un potenziale piccolo, si potrebbe pensare che l’elettricità costituisca un aspetto marginale della fisiologia del nostro occhio (e in generale delle cellule del nostro sistema nervoso). Eppure, a farci capire quanto anche noi siamo “organismi elettrici” persino nell’intimo del nostro occhio, basterebbe pensare che se disponessimo gli oltre cento milioni di bastoncelli che vi sono nella retina umana in modo tale da far sommare i potenziali elettrici otterremmo un potenziale elettrico superiore ai dieci milioni di Volts! Un potenziale davvero grande, in grado di far uscire dal nostro occhio scintille come da un arco voltaico, e tale da farci apparire trascurabile quello con il quale in un celebre film con Boris Karlof, il Dottor Frankenstein cercava di dare vita alla creatura mostruosa da lui creata.

Per fortuna questo non accade e lo “scintillio degli occhi” è normalmente solo una metafora utile a indicare un nostro particolare stato emotivo.
Se è vero che potenziali delle nostre cellule nervose non si sommano nel nostro occhio, né di solito nel nostro cervello, esistono però esseri viventi in cui qualcosa di questo genere si verifica, in cui cioè l’elettricità, invece di fluire in modo relativamente tranquillo nell’intimo di ciascuna cellula o fibra nervosa, può riversarsi all’esterno manifestando la terribile violenza delle sua forza.
Questo avviene in tre generi di pesci molto diversi tra di loro, uno marino, la torpedine, piuttosto comune nei nostri mari, e gli altri due pesci di acqua dolce, e cioè il pesce gatto elettrico detto anche siluro del Nilo (anche se presente in molti fiumi africani), e il Gimnoto o anguilla elettrica tipico dei fiumi e delle lagune dell’America del Sud, e soprattutto nella Guyana e nel Brasile. L’organo di questi pesci elettrici è formato da cellule appiattite (di origine muscolare) indicate come elettrociti, poste l’una sull’altra in modo ordinato come i dischi di una pila elettrica. Ma non è solo la disposizione ordinata “in serie” (come si direbbe con linguaggio fisico) a rendere possibile il sommarsi dei potenziali elettrici prodotti da ciascun elettrocita. La natura ha dovuto far sì che ciascuno dei due foglietti appiattiti della membrana dell’elettrocita che delimitano l’ambiente intracellulare ripiegandosi l’uno sull’altro, non cancellino, per ragioni di simmetria, il potenziale generato dall’altro foglietto della membrana. Si tratta di una modificazione complessa e diversa in parte nei diversi pesci, che non possiamo qui analizzare in dettaglio. Diciamo solo che dalla sommazione dei potenziali di ciascun elettrocita si generano potenziali elettrici di grande ampiezza che nelle torpedini ordinarie arrivano a circa 50 Volts (ma possono superare i 300 Volts in alcune specie particolarmente grandi, come per esempio la Torpedo nobiliana), nei siluri nel Nilo arrivano normalmente a 300 Volts, e nelle anguille elettriche possono superare i 600 Volts, mettendo a repentaglio la vita di un uomo, soprattutto nel caso di persone che si immergono nei fiumi e negli stagni in cui questi pesci vivono.

L’anguilla elettrica (electric eel) la cui scossa elettrica può uccidere un cavallo.

Le anguille elettriche (che sono dei pesci e non anguille n.d.r.) furono conosciute dagli europei a partire dal Cinquecento, in rapporto soprattutto ai viaggi di esploratori e missionari spagnoli in America latina. I siluri nel Nilo e le torpedini sono invece noti da millenni. La loro scossa è stata a lungo interpretata facendo riferimento a virtù e poteri magici. Solo nel Settecento, con lo sviluppo degli studi sull’elettricità e l’invenzione di potenti macchine elettriche in grado di produrre forti scosse si cominciò a stabilire una relazione tra l’elettricità e lo strano potere di questi pesci. Il cammino della scoperta dell’elettricità dei pesci fu però lungo e difficile, soprattutto perché esistevano pregiudizi che potremmo definire “scientifici” contro la possibilità che in un corpo animale, e in particolare in un pesce, potesse essere racchiusa una forte elettricità. Molti pensavano infatti che, essendo i tessuti dell’organismo elettricamente conduttori, non si sarebbe potuto creare al loro interno lo squilibrio elettrico necessario a produrre gli effetti dell’elettricità. La difficoltà diventava ancora maggiore nel caso dei pesci che vivono in un ambiente conduttore di elettricità com’è l’acqua.

A dispetto di queste ‘sensate obbiezioni’, dopo che molti a partire dal 1750 avevano notato la somiglianza della scossa dei pesci con la scossa elettrica, l’inglese John Walsh (1726-1795) riuscì, con una serie di esperimenti condotti prima sulle torpedini a La Rochelle in Francia nel 1772 e poi nel 1775 a Londra su anguille importate dalla Guyana, a stabilire oltre ogni ragionevole dubbio la natura elettrica della scossa dei pesci. Sebbene il meccanismi fisiologici attraverso i quali gli organi lettrici generano i potenziali elettrici che sono alla base della scossa siano stati chiariti solo nella seconda metà del Novecento, i risultati ottenuti da Walsh ebbero un’importanza storica enorme, aprendo la strada a due delle più grandi scoperte della scienza del Settecento. Da un lato essi infatti contribuirono alla decisione di Galvani di investigare se anche animali più ordinari come le rane utilizzassero l’elettricità per i loro meccanismi fisiologici e in particolare per la contrazione muscolare e la contrazione nervosa. Dopo circa un decennio di ricerche sperimentali il celebre dottore di Bologna poté annunciare, in una pubblicazione stampata a Bologna nel 1791, la sua scoperta della “elettricità animale”. Fu questa una tappa fondamentale della fisiologia moderna e un passo decisivo per la nascita delle moderne neuroscienze.

La dimostrazione della natura elettrica della scossa dei pesci ebbe poi un ruolo decisivo nell’invenzione avvenuta verso la fine del 1799 della pila elettrica da parte di Alessandro Volta. Fu tale l’ispirazione che, nell’invenzione del suo dispositivo, Volta trasse dallo studio dell’organo dei pesci, che nella lettera che egli scrisse in francese il 20 Marzo 1800 a Joseph Banks, presidente della Royal Society di Londra, per annunciare la sua storica scoperta egli indicò la pila come “organe électrique artificiel”. Questo perché egli diceva, l’apparecchio che aveva inventato somigliava all’organo elettrico naturale dei pesci, non solo nella forma ma anche nel modo di funzionare. La somiglianza visiva dell’organo elettrico della torpedine con la pila di VoltaNell’ambito dei limiti della scienza del suo tempo, Volta non poteva certo conoscere i meccanismi intimi del funzionamento dell’organo dei pesci. È vero però che, come tutte le cellule dell’organismo (e in particolare le cellule nervose e muscolari) gli elettrociti sono delle minuscole pile elettriche che con il loro funzionamento rendono possibili alcune delle più importanti funzioni della fisiologia animale.

Non solo i pesci dunque sono elettrici, ma anche noi e anche i nostri occhi e quando ci viene da dire che i nostri occhi scintillano, dovremmo anche pensare che ci potrebbe essere qualcosa più di una metafora in quello che diciamo.

Tratto dal link : http://www.fondazionemacula.it/divagazioni/locchio-elettrico-e-alcuni-strani-pesci/

Alcune osservazioni

Sembrerebbe che il funzionamento elettrico degli elettrociti (organi elettrici) sia paragonabile alla batteria di Alessandro Volta, sebbene in comune abbia solo il collegamento in serie degli elettrociti, poi come riporta Walsh (John) “Of the Electric Property of the Torpedo,” (1773)

estratto dal link : https://holmesmatthew.wordpress.com/2014/09/24/john-hunters-anatomical-observations-of-the-torpedo-or-electric-ray/

l’osservazione degli organi elettrici lo portò a ipotizzare che l’effetto della Torpedo fosse il risultato di “una modificazione del fluido elettrico” all’interno dei suoi organi. Walsh ha combinato sia l’osservazione che l’esperimento nella sua conclusione, descrivendo il pesce come una “Fiala carica”.

Alla fine, Walsh rimase in gran parte neutrale sulla catena causale che determinava le proprietà shock della Torpedo. Indagare ulteriormente sarebbe “avvicinarsi a quel velo della natura, che l’uomo non può rimuovere”.

Per Hunter (John) “Anatomical Observations on the Torpedo”, l’osservazione anatomica ha aumentato ancora di più il velo della natura. La densità e la dimensione dei nervi conferiti agli organi elettrici apparivano “straordinari quanto i fenomeni che essi permettevano”. Il fluido elettrico osservato anche da Walsh era quindi controllato e diretto da questi nervi (reticolo nervoso), sebbene solo scoperte future potessero svelare ulteriori dettagli.
Nella realtà infatti non siamo in grado di replicarne il funzionamento poichè vivisezionando il pesce muore, e con la sua morte, si porta con se il suo segreto, come osserva il Prof. Calamai Luigi “Sull’ anatomia della torpedine” (1845) :

Avendo dunque un individuo vivacissimo e ben sviluppato della specie Torpedo ocellata, mentre cercava nei dischi elettrici la disposizione dei nervi , osservai sotto il microscopio , quasi in ombra , un altro reticolo , il quale più sensibile appariva minorando fino ad un certo grado la luce diretta attraverso l’oggetto. Questo reticolo presentava maglie poligone , ed era alquanto diverso dal nervoso per il colore , per la trasparenza, e per la grossezza dei filetti costituenti le maglie medesime; era cioè scolorato , trasparentissimo ed a filetti esilissimi. Mi avvidi anche essere fugacissimo. Tenendo dietro a suoi rapporti osservai che dai vasi di congiunzione si staccavano da diversi punti altri vasi assai più sottili trasparentissìmi , i quali allontanandosi dal medesimo vaso da cui avevano origine , si biforcavano , e le loro biforcazioni , saldandosi con altre biforcazioni , venivano a formare il ridetto reticolo. Dalla estrema trasparenza di questi vasi congetturai fossero ripieni di limpidissimo umore. Ma mentre si osservano, a poco a poco i loro contorni s’indeboliscono , si adombrano leggermente, e dopo pochi istanti tutto sparisce. Forse causa di questa scomparsa è quel movimento di disorganizzazione , che colpisce li animali immediatamente dopo la cessazione della loro vita.
e sempre riguardo ai nervi di una torpedine :

Io ho veduto però, nella Torpedine segnalamente , che questa sostanza , omogenea in stato di vita dell’animale , dividersi in due parli , poco dopo la moria di esso. Da primo sembra si formino alcuni grani semplicemente di una materia consistente; ma dopo molte ore si osserva che tutta la materia nervea si è convertita in due sostanze distinte, una granulare ed una fluidissima.

Conclusioni e notizie

Nella torpedine, gli organi elettrici, due grandi e due piccoli (contenuti all’interno dei primi), sono posti ai lati del capo, hanno forma falcata e sono costituiti da tessuto muscolare striato modificato in lamine sovrapposte a formare piccoli prismi alternati a strati di tessuto connettivo. In ogni colonnina il polo negativo è verso il ventre, mentre quello positivo sul lato dorsale:

tutto l’apparato, quindi, funziona come una sorta di “pila di Volta”. Le scariche elettriche, controllate dal sistema nervoso centrale e capaci di raggiungere i 220 volts, sono da considerarsi pericolose pure per l’uomo, che, infatti, può cadere riverso, se poggia accidentalmente un piede su una torpedine insabbiata. La capacità di emettere scariche elettriche è la più nota caratteristica di questi pesci, nota fin dai tempi di Aristotele e di Plinio il Vecchio. Anzi, il famoso filosofo greco, dopo un lungo soggiorno a Lesbo a contatto con i pescatori, nell’opera “Le parti degli animali”, facente parte di una trilogia dedicata alle ricerche biologiche e, in particolare, alla zoologia, ci ha lasciato una descrizione esatta e particolareggiata sia della rana pescatrice che della torpedine, a proposito della quale nota: “La torpedine narcotizza le creature che vuole catturare, le sopraffà con il potere di una scossa che risiede nel suo stesso corpo e le divora; si nasconde anche nella sabbia e nella melma e cattura tutte le creature che le passano accanto e che subiscono il suo effetto narcotizzante. Questo fenomeno è stato effettivamente osservato (…); è risaputo che la torpedine provoca stordimento anche nell’ uomo.”

N.B. Sia la Torpedine che l’anguilla elettrica, possono rilasciare scosse elettriche anche fuori dall’acqua.

Da consultare anche i seguenti articoli presenti sul sito : https://www.fortunadrago.it/approfondimenti/viktor-schauberger/18-000volt-dallacqua/

Chiaramente questo processo dovrebbe essere ripetuto molteplici volte.

La geometria dei poligoni che formano gli elettrociti, è paragonabile a quello delle Mura poligonali link : https://www.fortunadrago.it/la-storia-infinita/tutta-unaltra-storia/mura-di-cuzco/

(che forse potevano essere a loro volta elettrificate).

Video : https://www.youtube.com/watch?v=pK1G6YLTxgs