Die Physiologie und die Physiologen
Rektoratsrede von
Prof. Dr. Silvio Weidmann
Verlag Paul Haupt Bern 1974
ISBN 3-258-01067
Alle Rechte vorbehalten
Copyright © 1974 by Paul Haupt Berne
Printed in Switzerland
Druck: Paul Haupt AG Bern
Anläßlich des Dies academicus pflegt sich der neue Rektor vorzustellen.
In der Regel versucht er dabei, sein eigenes Fachgebiet den Anwesenden
näherzubringen und lässt gleichzeitig durchblicken, wie er persönlich
zu gewissen Problemen seines Faches steht.
Die Physiologie ist die Lehre von den normalen Lebensvorgängen,
handle es sich um den Gesamtorganismus, um einzelne Organe, um
einzelne Zellen oder um subzelluläre Strukturen. Die Pflanzen- wie die
Tierphysiologie — welch letztere ich vertrete — haben sich einen festen
Platz im vorklinischen Unterricht der Mediziner errungen. Man könnte
deshalb versucht sein, das Fach vom heutigen Unterrichtspensum her
abzugrenzen. Ein anschaulicheres Bild ergibt sich aber, wenn Sie mir
gestatten, einige historische Fakten an den Anfang meiner Betrachtungen
zu stellen.
Dabei möchte ich nicht allzu weit zurückgreifen und mich im wesentlichen
an das halten, was durch ältere, mir noch bekannte Kollegen
überliefert ist (1, 2, 8, 11, 14, 17, 19, 21, 22).
Internationale Kongresse seit 1889
Um anzugeben, wann sich ein Fach verselbständigt hat, kann man den
Zeitpunkt des ersten internationalen Kongresses in Betracht ziehen
und nach den Gründen der Abspaltung von andern Disziplinen fragen.
Am 10. September 1888 traf sich hier in Bern, an der Ecke Bühlstraße/Erlachstraße,
im Hause von Hugo Kronecker, eine kleine Arbeitsgruppe.
Offenbar hatten die internationalen Kontakte, die seit den Kongressen
für Medizin im Jahre 1867 bestanden hatten, unter den Physiologen
nicht ganz zu befriedigen vermocht. Besonders den britischen Physiologen
lagen zwei Dinge am Herzen, die von nun an über viele Jahrzehnte
hinweg die internationalen Physiologentreffen kennzeichnen
sollten:
1. ein Minimum an Empfängen, offiziellen Reden, Festlichkeiten, und
2. die gegenseitige Belehrung durch praktische Vorführungen und
freundschaftliche Kritik.
Als direkte Folge des Treffens an der Erlachstraße fand ein Jahr später
in Basel der erste internationale Kongreß statt, mit Frithiof Holmgren
aus Uppsala als Präsident (13) und Friedrich Miescher als Basler Gastgeber.
Auf ein Schreiben des Initiativkomitees hin hatten sich 126 Physiologen
nach Basel begeben. Nach einem Bericht des damals neunundzwanzigjährigen
Willem Einthoven aus Leiden (5) befanden sich
darunter die «lebenden Götter der Physiologie», v. Helmholtz, Ludwig,
Fick, Heidenhain, Hering. Wie viel Gewichtiges damals von relativ
wenigen zur Erweiterung einer Disziplin beigetragen worden ist, mag
daraus hervorgehen, dass ich siebenunddreissig der aufgeführten Namen
mit einer bestimmten Entdeckung oder zumindest mit einem bestimmten
Arbeitsgebiet in Zusammenhang bringen kann.
An jenen ersten Treffen wurden beachtliche Experimente vorgeführt.
Die Presseleute waren nicht zugelassen, doch sind nebst Auszügen
aus den offiziellen Protokollen (9) auch Berichte von Teilnehmern in
Fachzeitschriften erhalten.
So ist überliefert (5), dass Augustus Waller aus Oxford am Basler Kongress
von 1889 die Aktionsströme seines eigenen Herzens sichtbar
machte (s. 20). Er benutzte dazu das Lippmannsche Kapillarelektrometer.
Bei diesem Instrument wird von der Tatsache Gebrauch gemacht,
das die Oberflächenspannung von Quecksilber, in Berührung
mit Schwefelsäure, von der Größe einer angelegten Potentialdifferenz
abhängt. Bei sich änderndem Potential tanzt das Quecksilber in einem
Glasröhrchen auf und ab, was in Schattenprojektion sichtbar gemacht
werden kann. Die Ableitung geschah zwischen einer Elektrode an der
linken Hand und einem Silberlöffel im Mund. Seine rechte Hand benutzte
Waller, um mittels eines Kompensationsstroms den Meniskus
des Kapillarelektrometers nicht aus dem Gesichtsfeld des Mikroskops
zu verlieren. Das Quecksilber bewegte sich im Takt des Herzschlags,
wie aus der gleichzeitig registrierten Blutdruckkurve ersichtlich war.
Der experimentelle Höhepunkt des zweiten Kongresses in Liege, 1892,
muss eine zweistündige Demonstration von Chauveau aus Paris gewesen
sein (10). Zusammen mit seinem Assistenten Kaufmann führte er
einem Pferd einen Doppelkatheter durch die Halsvene ins rechte Herz
ein und zeigte den Zuschauern in Projektion gleichzeitig den Druckverlauf
im rechten Vorhof und in der rechten Herzkammer.
Der dritte Kongreß fand 1895 in Bern statt, nachdem das Physiologische
Institut am Bühlplatz inzwischen für eine Bausumme von 287000 Franken
fertiggestellt worden war und den Namen «Hallerianum» erhalten
hatte. Charles Scott Sherrington aus Oxford erläuterte an einem Affen
das Prinzip der reziproken Innervation. Am narkotisierten Tier kam es
bei Reizung einer gewissen Stelle des Grosshirns zu koordinierten
Bewegungen beider Augen nach rechts. Nun wurden am linken Auge
alle Nerven durchtrennt mit Ausnahme jenes Nervs, der eine Bewegung
des Augapfels nach außen vermittelt. Dem normalen Zug des noch
innervierten Muskels folgend, wich die Blickrichtung nach aussen ab.
Diese Abweichung wurde durch lokalisierte Reizung des Grosshirns
deutlich vermindert: ein Beweis für die Abnahme des Tonus des noch
innervierten Muskels. Sherrington hatte damit ein Prinzip erkannt, das
sich als allgemein gültig erweisen sollte: Zentral ausgelöste Bewegungen
werden nicht nur durch Kontraktion gesteuert; es werden gleichzeitig
jene Muskeln gehemmt, die der vorgesehenen Bewegung entgegenwirken.
Das Experiment muss ein derartiges Interesse hervorgerufen
haben, das Sherrington es tags darauf an einem zweiten Affen
wiederholen mußte.
Im Jahre 1926 fand in Stockholm der zwölfte Kongreß statt. Nicht weniger
als drei spätere Nobelpreisträger boten Demonstrationen: Otto
Warburg, Berlin, Corneil Heymans, Gent, und Otto Loewi, Graz.
Zwei weitere Demonstrationen seien hier ausführlicher beschrieben
(22). Genichi Kato war, von Tokio kommend, mit drei Assistenten und
200 japanischen Kröten durch Sibirien gereist und einen ganzen Monat
vor Kongreßbeginn in Stockholm angekommen. Von den Kröten überlebten
nur wenige die Reise. Wer je mit Fröschen oder Kröten gearbeitet
hat, wird leicht auf die Vermutung kommen, dass Kato das Risiko
nicht auf sich nehmen wollte, mit der schwedischen Krötenart Überraschungen
zu erleben. Einer internationalen Zuschauerschaft erläuterte
Kato seine Technik der Isolierung einzelner Nervenfasern aus
einem Gesamtnerv. Damit brachte Kato eine grundlegende Technik
nach Europa. Die komplexen Vorgänge, deren Gesamtheit wir mit «Erregung»
bezeichnen, lassen sich weit besser an einzelnen Fasern als
an ganzen Nervenbündeln erforschen.
Eine weitere eindrückliche Demonstration auf dem Stockholmer Kongress
muß jene von Joseph Barcroft aus Cambridge gewesen sein (22).
Barcroft hatte zwei Hunde mitgebracht, deren Milz auf Grund einer
vorangegangenen Operation der direkten Betrachtung zugänglich war.
Am ruhenden Hund erschien die Milz rötlich, das heisst blutgefüllt, doch
wurde sie blaß. sobald das Versuchstier sich anstrengen musste. Damit
war eindrücklich gezeigt, daß die Mehrdurchblutung der arbeitenden
Muskulatur auf Kosten der Durchblutung anderer Organe erfolgt.
Auf dem Kongress in Boston, 1929, führte Walter Cannon einen Hund
vor, dessen sympathisches Nervensystem er zuvor chirurgisch ausgeschaltet
hatte. Das ruhende Tier schien sich wohl zu fühlen. Zu einer
Anstrengung auf der Tretmühle war dieser Hund aber nicht mehr fähig
(3). Damit war die Bedeutung des sympathischen Nervensystems
gezeigt, das ohne unser bewusstes Zutun bei der Flucht, beim Angriff,
beim Kampf aktiviert wird und uns auch bei der Überwindung von Zuständen
hilft, die wir summarisch als «stress» bezeichnen.
Ohne Übertreibung darf man sagen, das die Demonstrationen auf den
internationalen Kongressen ziemlich getreu die jeweiligen Fortschritte
auf dem Gebiet der Physiologie widerspiegeln.
Ein Blick hinter die Kulissen
Die wissenschaftliche Welt nimmt Kenntnis vom Fertigprodukt unserer
Bemühungen, im besten Fall als Zuschauer anlässlich einer Demonstration,
in der Regel aber mittels einer unpersönlich gehaltenen Publikation.
Von Irrwegen, die oft über Monate begangen werden, erhält die
Nachwelt kaum Kunde.
Walter Cannon nennt in seinem 1945 erschienenen Buch «The way of
an investigator» drei verschiedene Arten der Wissensvermehrung (3).
An die erste Stelle setzt er den Zufallsbefund. Persönlich bin ich bestimmt
an vielen derartigen Resultaten achtlos vorübergegangen. Einmal
aber kam ein Ereignis derart unerwartet, dass ich es nicht übersehen
konnte. Zellmembranen wie die des Herzmuskels sind durch
depolarisierende elektrische Ströme nach dem Alles-oder-Nichts-Gesetz
erregbar. Am Abend des 4. April 1950 war ich damit beschäftigt,
die Wirkung des elektrischen Stroms im Laufe der Erregung — sie
dauert am Herzmuskel ungefähr 0,3 Sekunden — zu untersuchen. Das
Membranpotential war erwartungsgemäss in Abhängigkeit der Richtung
und der Stärke des Stromes zu verschieben. Ganz unverhofft kam es
bei Erreichen einer kritischen Stromstärke zu einem Alles-oder-Nichts-Ereignis:
zur vollständigen Repolarisation. Der Erregungszustand
konnte durch diesen Eingriff frühzeitig beendet werden. In der Folge
konnte ich feststellen, dass sich eine erzwungene Verkürzung des Aktionspoteritials
auf benachbarte Herzteile ausbreitet. So wurde die
längst bekannte Tatsache verständlicher, das der Beginn der elektrischen
Erregung und deren Ende annähernd gleichzeitig erfolgen, was
für die Ökonomie der Herzkontraktion nicht unwesentlich ist.
Ein anderer Zufallsbefund — aus einem benachbarten Gebiet — hat zu
praktisch verwertbaren Ergebnissen geführt und ist deshalb allgemein
bekannt (11; 18, S. 75-146). Alexander Fleming, Bakteriologe in London,
beobachtete 1928, das eine Pilzart in eine Kultur von Staphylokokken
eingedrungen war und in ihrer Umgebung zu einer bakterienfreien Zone
führte. Aus wissenschaftlichem Interesse untersuchte Fleming die
Stoffwechseleigenschaften des Eindringlings «penicillium notatum».
Erst Florey und Chain scheinen die grosse Bedeutung dieses Zufallsbefundes
erkannt zu haben: Sie begannen 1939 mit der Gewinnung von
Penicillin, einem Antibiotikum, dem unter anderen viele Verletzte des
Zweiten Weltkrieges ihr Leben verdanken.
Die zweite Art der Wissensvermehrung ist die weitaus anerkannteste:
Man geht vom Ist-Zustand der Kenntnisse aus, formuliert Fragen, die
eine experimentelle Bearbeitung zulassen, beobachtet, wertet Resultate
aus und interpretiert.
Eine dritte Art, die bei fast jedem Experimentator bewußt oder unbewußt
eine Rolle spielt, ist die Eingebung. Sie erfolgt dann, wenn man
sie am wenigsten erwartet. Voraussetzung ist, daß man über längere
Zeit intensiv mit einem Problem beschäftigt war. Ich könnte über ein
eigenes Geschenk dieser Art näher berichten, das mir am 28. September
1959 zufiel und mich in der Folge während sechs Jahren beschäftigte.
Nicht aus Bescheidenheit, sondern der besseren Verständlichkeit
wegen beschreibe ich aber hier einen Vorfall aus Otto Loewis Leben.
Loewi muss verschiedenen Kollegen zu verschiedenen Zeiten die
gleiche Geschichte verschieden erzählt haben. Meine persönliche Information
stammt aus dem Jahre 1955, als ich das Glück hatte, mit diesem
liebenswürdigen alten Herrn — wir pflegten ihn «Onkel Otto» zu
nennen — einen Sommer in Woods Hole zu verbringen.
Bis 1921 bestand allgemein die Auffassung, dass die elektrische Erregung
eines Nervs direkt auf den Muskel überspringt. Vorerst sei eine
Reihe von Vorbedingungen zu Loewis nächtlicher Eingebung genannt
(17).
Anläßlich eines Studienaufenthaltes in England, 1902, hatte er Bekanntschaft
mit Gaskell, Dale und Starling gemacht und, offenbar ganz
nebenbei, die Ähnlichkeit zwischen der Wirkung bestimmter Nerven
und der Wirkung bestimmter Arzneimittel diskutiert. In einem Gespräch
mit Walter Fletcher aus Cambridge muss 1903 in Marburg der Gedanke
erstmals aufgetaucht sein, das die Endigungen des Herzvagus den
Herzmuskel über die Abgabe einer muskarinähnlichen Substanz beeinflussen.
Eine ähnliche Hypothese veröffentlichte 1905 T. R. Elliott, mit
dem Loewi in Cambridge engen Kontakt gehabt hatte, in bezug auf das
sympathische Nervensystem. Annehmbare Beweise für solche Vermutungen
fehlten jedoch. An dieser Stelle muss man zur Kenntnis nehmen,
dass Kaltblüterherzen stunden- und tagelang weiterschlagen, wenn sie,
aus dem Körper isoliert, an eine Kanüle gebunden und mit einer Nährlösung
versorgt werden. Otto Loewi hatte sich zwischen 1905 und 1912
intensiv mit Froschherzen und speziell mit deren Nervenversorgung
beschäftigt. Ferner war ihm die Methode der Übertragung der Flüssigkeit
aus der Kanüle eines Herzens in die Kanüle eines zweiten Herzens
seit 1914 bekannt (4).
Otto Loewi war also nicht unvorbereitet, als er in der Osternacht 1920
halb schlafend, halb wachend, plötzlich ganz klar vor sich sah, wie ein
entscheidendes Experiment durchzuführen wäre. Er machte sich sogleich
Notizen, aus denen er am folgenden Morgen nicht klug wurde.
Glücklicherweise wiederholte sich der Vorfall in einer der kommenden
Nächte, morgens um 3 Uhr. Diesmal kleidete sich Loewi an, ging ins
Labor und präparierte zwei Froschherzen. Reizung des Nervus vagus
am ersten Herzen hatte die bekannte Wirkung: Verlangsamung des
Herzschlags und Erniedrigung der entwickelten Kraft. Dem zweiten
Herzen wurde nun abwechslungsweise die Lösung angeboten, die sich
während einer Ruheperiode beziehungsweise während einer Vagus-Reizperiode
in der Kammer des ersten Herzens befunden hatte. Auch
das zweite Herz reagierte entsprechend, nämlich mit einer Verminderung
seiner Schlagkraft, falls die Flüssigkeit einer Reizperiode des
ersten Herzens entsprach. Damit war wunderbar einfach die Theorie
von der stofflichen (humoralen) Erregungsübertragung gestützt. So klar
waren in der Tat die Befunde, das sie auf vier Seiten, illustriert durch
drei Figuren und ohne statistische Auswertung, wiedergegeben werden
konnten (16).
Otto Loewi schreibt in seinen Memoiren: «Wäre mir der Gedanke tagsüber
gekommen, hätte ich das Experiment nicht ausgeführt. Ich hätte
mir dann überlegt, das die von den Nervenendigungen abgegebene
Wirksubstanz zwar den unmittelbar benachbarten Muskel beeinflussen
könnte, dass aber kaum eine genügende Menge im Inhalt der Herzkammer
zu erwarten wäre, als dass der Wirkstoff ein zweites Herz zu beeinflussen
vermöchte.» Otto Loewi schliesst die Mahnung an, man sollte
einer plötzlichen Intuition gegenüber nicht allzu skeptisch sein. Um
Mißverständnisse zu vermeiden, möchte ich nun doch hinzufügen, was
auch für Loewi selbstverständlich war: Wer das Glück hat, hin und
wieder im Halbschlaf eine Eingebung zu empfangen, ist nicht davon
dispensiert, diese bei Tageslicht mit aller Unvoreingenommenheit zu
prüfen.
Die Sorge um den Nachwuchs
An dieser Stelle möchte ich die Fragen aufwerfen: Wer soll Physiologe
werden? Welche Fähigkeiten sind erwünscht? Wie steht es mit dem
Platzangebot?
Es muss klar zwischen «Durchgangsstellen» und «Dauerstellen» unterschieden
werden. Der Andrang zu Assistentenstellen ist gegenwärtig
nicht groß, doch glücklicherweise im Wachsen begriffen. Wünschbar
für einen Mediziner, der die Physiologie als Durchgangsstation in seine
Ausbildung nach dem Staatsexamen einbaut, ist ein etwa zweijähriges
Verweilen auf diesem Spezialgebiet.
Die meisten Neulinge vermissen in der Physiologie den gewohnten
Druck von aussen: Es gibt keine Patienten mehr, die man möglichst gewissenhaft
mit einer Diagnose versehen sollte, um sie dann rasch der
richtigen Behandlung zuzuführen. Viele Kollegen scheinen zur Wahrung
des eigenen psychischen Wohlergehens täglich auf konkrete Ergebnisse
ihres Tuns angewiesen zu sein. Diese Feststellung trifft insbesondere
für den «homo helveticus», den arbeitseifrigen Schweizer,
zu. Das Gefühl, Tag für Tag etwas Nützliches getan zu haben, kann die
Physiologie nicht bieten. Es verstreichen in der Regel Monate des
Sicheinlebens in die experimentelle Arbeitsweise und in das gestellte
Problem, bis ein Neuling Freude an der eigenen Tätigkeit bekommt.
Was wir einem jungen Mitarbeiter geben können, der sich zwei Jahre
lang bei uns aufgehalten hat, ist in der Regel das Gefühl, selbst einen
bescheidenen Beitrag zur Wissensvermehrung geleistet zu haben, ferner
— und vielleicht wichtiger — eine kritischere Einstellung sich selbst
und andern gegenüber.
Die Anstellung eines Assistenten wirft — was die Sicherung seiner Zukunft
betrifft —selten größere Probleme auf. Für ausgebildete Ärzte war
bisher der Auslauf in die Klinik kein Problem; Physiker, Chemiker und
Biologen fanden ihren endgültigen Arbeitsplatz zur Hauptsache in der
pharmazeutischen Industrie.
Größer ist die Verantwortung, wenn man einen Mitarbeiter zur akademischen
Laufbahn ermuntert, wenn man ihn beispielsweise, mit einem
Stipendium versehen, für längere Zeit zur Weiterbildung ins Ausland
schickt. Neben der persönlichen Eignung spielt hier, wenn auch erst in
zehn bis zwanzig Jahren, das Gesetz von Angebot und Nachfrage seine
Rolle. Physiologie ist zwar eine internationale Wissenschaft. Wenn es
aber um die Besetzung von Lebensstellen geht, tut man gut, sich an
den «Raum Schweiz» zu halten. Vor einundzwanzig Jahren, als ich
mich eben habilitiert hatte, galt noch die Regel, dass an jedem der
sechs Institute unseres Landes lediglich einer, nämlich der Lehrstuhlinhaber,
materiell so gestellt war, dass er mit seiner Familie auf die
Dauer unter zumutbaren Bedingungen leben konnte. Ein Blick in den
schweizerischen Hochschulkalender genügte mir damals, um anhand
der Geburtsjahre der sechs ordentlichen Professoren herauszufinden,
dass ich in einem Fall zu jung war und dass in allen andern Fällen ein
Wechsel frühestens nach zwanzig Jahren erfolgen würde. Also zog ich
die Konsequenzen und meldete mich eines Tages in der Augenklinik
bei Professor Hans Goldmann, mit der Frage, ob er mich für eine Ausbildung
an seiner Klinik in Betracht ziehen würde. Nachdem er sich
meine Überlegungen hatte vortragen lassen, riet er mir: «Fahren Sie
weiter mit dem, was Sie gerne tun; zu einem Wechsel von der Physiologie
in die Augenklinik ist es früh genug, wenn Sie es finanziell gar
nicht mehr aushalten.» Ich bin Hans Goldmann für diesen ziemlich
mutigen Rat stets dankbar.
Bald stiegen die Studentenzahlen, und damit stieg die Zahl jener Stellen,
die man als Lebensstellen bezeichnen darf.
Heute hat die Ausbildungskapazität ihre obere Grenze erreicht, aus
Gründen, die mit der personellen Besetzung an der Vorklinik nichts zu
tun haben. Es ist mein persönlicher Eindruck, daß gesamtschweizerisch
das Angebot an Fachphysiologen ungefähr dem Bedarf entspricht. Die
Vermehrung der Stellenzahl, wie sie in den letzten zehn bis fünfzehn
Jahren erfolgt ist, dürfte aber zu Ende sein. Damit ist die Verantwortung,
die wir eingehen, wenn wir jüngere Kollegen zu einer akademischen
Laufbahn ermuntern, wieder gestiegen. Immerhin: Es wird stets
einen Ersatzbedarf geben, und es wäre falsch, den wirklich fähigen Leuten
ihre Zukunft düster zu schildern.
Wechselwirkungen zwischen Physiologie und Medizin
Auf Ernest Starling geht der bekannte Ausspruch zurück: «Die Physiologie
von heute ist die Medizin von morgen.» Ich möchte diesen Satz
zwar nicht unterschreiben, gibt es doch viele Entdeckungen auf dem
Gebiet der Physiologie, die kaum je zum Wohle des Kranken werden
beitragen können. Immerhin möchte ich an einigen Beispielen erläutern,
das sich der Ausspruch Starlings in einzelnen Fällen rechtfertigen
lässt.
Die Technik der Herzkatheterisierung und der Registrierung von Druckschwankungen
im rechten Vorhof und in der rechten Herzkammer war
1892 den Teilnehmern des zweiten internationalen Physiologenkongresses
an einem Pferd vorgeführt worden (10). Niemand dachte Ende des
vergangenen Jahrhunderts daran, die Methode in die Klinik zu übertragen.
Damals hätte man mit Druckwerten von erkrankten Herzen wenig
anfangen können. Im Jahre 1929 kam es zu einem heroischen Selbstversuch
durch Werner Forssmann. Als Assistent an einer chirurgischen
Klinik in der Nähe von Berlin führte sich Forssmann durch eine Armvene
einen dünnen Schlauch von 65 cm Länge in Richtung Herz ein und
kontrollierte vor dem Röntgenschirm die Lage der Katheterspitze im
rechten Vorhof. Erst in den vierziger Jahren, als der Herzchirurgie wesentliche
Fortschritte bevorstanden, war ein wirkliches Bedürfnis für
den Ausbau der Kathetermethode zu klinischen Zwecken gegeben. In
den USA waren es Cournand und Richards, in England McMichael, die
der Pionierarbeit von 1892 zu einer Routinemethode verhalfen (18;
S. 499-543). Ohne das Ergebnis von Druckmessungen würde die Mehrzahl
der heutigen Herzchirurgen keine Eingriffe unternehmen.
Als zweites Beispiel sei die Geschichte der Elektrokardiographie herangezogen.
Ein Physiologe in Utrecht, Theodor Engelmann, machte
1873 die erste Mitteilung darüber, dass die Kontraktion des Froschherzens
von Schwankungen eines elektrischen Stroms begleitet ist (7).
Es waren Physiologen in Oxford — Burdon-Sanderson und Page —, die
zehn Jahre später diese Schwankungen registrierten. Einem ihrer Schüler,
Augustus Waller, gelang die Ableitung der Potentialschwankungen
am Menschen (20). Das damals übliche Registrierinstrument, das Kapillarelektrometer,
war indessen träge und erlaubte keine befriedigende
zeitliche Auflösung des elektrischen Geschehens. Wallers Demonstration
von 1889 in Basel weckte aber das Interesse von Willem Einthoven,
Physiologe in Leiden (5), der heute allgemein als «Vater des Elektrokardiogramms»
gilt. In zielstrebiger und mühevoller Arbeit verbesserte
Einthoven über Jahre die Registriertechnik. Das nach ihm benannte
Saitengalvanometer schrieb 1903 (6) Kurven von einer Qualität, die mit
modernsten Direktschreibern nicht zu überbieten ist. Die technische
Entwicklung seit 1903 hat lediglich kleinere Instrumente hervorgebracht,
die auch von wenig begabten Leuten bedient werden können. Einthovens
Instrument füllte einen ganzen Keller seines Instituts. Der wesentliche
Teil war eine feine Saite aus Quarzglas, überzogen mit einer Silberschicht.
Durch Stromfluß bewegte sich die Saite in einem äußerst
starken Magnetfeld hin und her. Als früherer Augenarzt besass Einthoven
die nötigen optischen Kenntnisse, um die feinen Bewegungen
sichtbar zu machen und zu registrieren.
Früh hat Einthoven selbst den Kontakt mit der Klinik gesucht. Davon
zeugt eine direkte Drahtverbindung zwischen der Medizinischen Klinik
in Leiden und Einthovens Keller; davon zeugen auch Einthovens Arbeiten
zwischen 1907 und 1916 (s. 2). Dass die Methode nach 1903 nicht
rascher ihren Platz in der klinischen Diagnostik fand, ist leicht erklärlich:
Über lange Zeit stand das einzige taugliche Saitengalvanometer
in Leiden bei Einthoven. Erst durch die Aufnahme einer Serienproduktion
durch die Cambridge Instrument Company, 1911, wurde das Saitengalvanometer
allgemein zugänglich. Während vieler Jahre diente das
Elektrokardiogramm fast ausschließlich der Diagnose von Rhythmusstörungen
(15). Es ist erstaunlich, das der erste klare Bericht über die
Anwendbarkeit des EKG bei Verdacht auf Mangeldurchblutung und
Herzinfarkt erst 1919 erschien (12).
Man gestatte mir nun, anhand weniger Beispiele summarisch anzudeuten,
wie die Kenntnis des normalen Geschehens oft Voraussetzung für
therapeutisches Handeln ist.
Die Kenntnis der normalen Funktionen des Zentralnervensystems, mühsam
erarbeitet durch Reiz- und Ausschaltversuche, bildet die Voraussetzung
für manchen neurochirurgischen Eingriff beziehungsweise
für den Verzicht auf einen Eingriff.
Kenntnisse in Nierenphysiologie weisen den Weg auf der Suche nach
diuretisch wirksamen Stoffen mit verschiedenen Angriffspunkten.
Experimente an ausgeschnittener Muskulatur von normalen Blutgefäßen
deuten dem Pharmakologen an, welche Wege zur Bekämpfung
eines erhöhten Blutdrucks eingeschlagen werden könnten.
Es wäre schließlich mit Beispielen zu belegen, das die Neugierde der
Physiologen für das normale Geschehen oftmals durch klinisch wichtige
Probleme angeregt worden ist: Ulcera des Magens und des Zwölffingerdarms
werden durch übermässige Salzsäuresekretion im Magen
ungünstig beeinflußt. Ich darf Ihnen verraten, das mein früherer Lehrer,
Torsten Teorell, sich nur deshalb über Jahre mit dem normalen Mechanismus
der Säureproduktion befasste, weil er selbst an einem Duodenalulcus
litt. Er darf die Entdeckung für sich buchen, das die normale
Verdünnung des Magensaftes durch eine Rückdiffusion von H+-Ionen
im Austausch mit Na+-Ionen erfolgt.
Das gute Einvernehmen mit den Chirurgen hat uns Physiologen in die
Lage versetzt, ohne die geringste Benachteiligung des Patienten
menschliche Skelettmuskel- und Herzmuskelfasern zu studieren.
Über ein schönes Beispiel der Wechselwirkung zwischen Klinik und
Grundlagenforschung berichtet Yngve Zotterman, Ehrendoktor unserer
Veterinärmedizinischen Fakultät (22). Ihm war einerseits das Krankheitsbild
der Trigeminusneuralgie mit dem anfallweisen, heftigen, einseitigen
Gesichtsschmerz bekannt; andererseits verfügte er über grosse
Fertigkeit in der Registrierung der elektrischen Aktivität dünnster Nervenfasern,
die den Schmerz vermitteln. Das Ausschalten des ganzen
Nervs hat die unliebsame Nebenwirkung, das dabei auch alle andern
Signale, die über diesen Nerv dem Gehirn zukommen, ausfallen. Dazu
gehört insbesondere die Berührungsempfindung. Auf Drängen Zottermans
und des Hirnchirurgen Olof Sjöquist erklärte sich der Anatom
Gosta Häggqvist bereit zu untersuchen, ob sich nicht an irgendeiner
Stelle im Verlauf des Nervus trigeminus die dickeren, markhaltigen
Fasern von den dünnen, markarmen, trennen. Die Antwort war positiv,
und Sjöquist erfuhr, an welcher Stelle er die dünnen Fasern isoliert
durchtrennen könne. Als Sjöquists Chef, Herbert Olivecrona, 1938 aus
den Sommerferien zurückkam, waren bereits drei Patienten auf diese
Weise operiert worden — mit Erfolg.
Nun aber zur Bedeutung dieses Eingriffs, bekannt als «Sjöquist's
Traktotomie», für den Fortschritt der Nervenphysiologie: Ein Nadelstich
wurde, wie erwartet, auf der operierten Seite nicht mehr als
Schmerz, sondern nur noch als leichte Berührung empfunden. Aber
Zotterman durfte feststellen, das auch die Empfindungen für «Kalt»,
«Warm», «Kitzeln», «Reiben», «Kratzen» verschwunden waren, das
heisst, das diese Sinnesmodalitäten ebenfalls durch dünne C-Fasern
dem Zentrum signalisiert werden.
Unterricht und Forschung
Im Anfängerunterricht haben wir uns mit Gebieten auseinanderzusetzen,
zu denen durch unsere Forschung keine direkte Beziehung besteht.
Dies zwingt zur Umsicht bei der Stoffwahl; zu einer angemessenen
Bescheidenheit in der Beurteilung der Hörer bezüglich ihres Aufnahmevermögens.
Ich erfahre oft — aus Reaktionen der Studenten —,
das meine Vorlesungen dann am verständlichsten sind, wenn ich selbst
am Vorabend noch Mühe hatte, mir die Dinge zurechtzulegen. Besonders
unverständlich pflegen fachlich hochstehende Kollegen aus Forschungsinstituten
über ihr Arbeitsgebiet zu sprechen. Sie kommen nie
in die unglückliche Lage, anläßlich eines Examens beurteilen zu müssen,
wo die Grenzen der Aufnahmefähigkeit ihrer Hörer liegen. Der
ständige Kontakt mit dem Gesamtgebiet der Physiologie im Unterricht
sorgt auch dafür, dass Physiologen mit verschiedenen Forschungsinteressen
einander verstehen. So wird einer Zersplitterung des Faches
vorgebeugt — hoffentlich noch auf viele Jahre hinaus.
Blättert man in den Sonderdrucken der Arbeiten, die zur Zeit meines
«Großvaters» auf dem Berner Lehrstuhl der Physiologie, Leon Asher,
entstanden sind (1914 bis 1935), fällt das breite Spektrum der Forschungsinteressen
auf. Dies war ein starker Anreiz für spätere Kliniker,
einen Teil ihrer Ausbildungszeit an einem physiologischen Institut
zu verbringen.
Die Zeiten haben sich geändert. Spezialisierung in der Forschung ist
geradezu eine der Vorbedingungen für den möglichen Erfolg geworden.
Die Abhängigkeit von kostspieligen Grundausrüstungen hat dazu
geführt, dass ganze Institute oder zumindest Abteilungen in der gleichen
Richtung vorstoßen.
Erspriessliche Forschung setzt äussere und innere Ruhe voraus. Der
Hauptfeind im Streben nach diesem Zustand ist nicht eine vernünftige
Belastung durch Unterricht, es sind die verschiedenen administrativen
Pflichten, wozu ich auch die Organisation des Unterrichts und der Forschung
zählen möchte. Lässt man sich durch solche Betätigungen die
Hälfte der Zeit nehmen, ist man — was unser Fach betrifft — nicht mehr
in der Lage, daneben mit der erforderlichen Ruhe ersprießliche Forschung
zu betreiben. Schon das Bewußtsein, dass man jederzeit durch
einen Besucher oder einen Telefonanruf gestört werden könnte, ist
dem Verlauf der Arbeit abträglich. Es gibt in der Tat nur wenige Kollegen,
die sich erfolgreich gegen diese Fehlentwicklung zur Wehr setzen.
Einer von ihnen war Edgar Douglas Adrian, den ich während meiner
Assistentenzeit in Cambridge kennenlernte. Von 9 bis 10 Uhr morgens
war er für Menschen zu sprechen. Nach 10 Uhr unterhielt er sich
ausschliesslich mit dem Nervensystem von Kaninchen und Katzen.
Abends verliess er fluchtartig das Institut, um ohne Unterbrechung den
Beobachtungen des Tages nachsinnen zu können.
Wenn erst einmal der Leiter einer Einheit, sei sie gross oder klein, zum
Administrator geworden ist, wenn er nicht, oder nur ganz selten mit
eigenen Händen experimentiert, pflegen auch die Ideen auszubleiben,
auf die seine jüngeren Mitarbeiter zum Teil angewiesen sind. Gelingt
es dann — durch eigene Maßnahmen oder glückliche äussere Umstände
—, den Weg ins Laboratorium wieder zu finden, so ist die erste
Zeit eine Bewährungsprobe: Man muss sich daran gewöhnen, dass man
das moralische Recht immer noch besitzt, während Wochen und Monaten
ohne spürbaren Fortschritt zu arbeiten. Damit bin ich ins allzu
Persönliche abgeschweift, und es wird Zeit, zu einem Schluss zu kommen.
Danken möchte ich nun verschiedenen Leuten für das, was sie mir gegeben
haben. Meine Lehrer in den bernischen Schulen haben mich
ohne ungehörigen Leistungsdruck der Universität übergeben. Alexander
von Muralt hat mich bereits in der Vorklinik für das Fach der Physiologie
begeistert. Dem Doktoranden hat er beigebracht, über alle
Experimente genau Protokoll zu führen. Seinem Nachfolger hat er 1968
den einzigen Rat gegeben: «Versuche nie, Dich gleichzeitig mit mehr
als einem Problem zu befassen.»
Am Beispiel Torsten Teorells in Uppsala hätte ich lernen können, wie
man fertige Manuskripte mit Vorteil ein Jahr in eine Schublade legt,
um sie dann so zu beurteilen, als wären sie von einem andern geschrieben.
Auf fruchtbaren Boden meinerseits ist ein beliebter Ausspruch
Teorells gefallen: «Während Du ruhst, arbeitet Dein Unterbewusstes
für Dich.» Ich erinnere mich zuweilen gern an diese Mahnung.
Für die Zeit in Cambridge, bei Alan Hodgkin und Andrew Huxley, könnte
ich einen ganzen Katalog erstellen: Die Gabe, sich nicht allzu heftig um
administrative Dinge zu kümmern, wurde mir leider nicht vollumfänglich
zuteil. Dafür glaube ich, aus meiner Zeit in Cambridge etwas
Wesentliches zur Ökonomie der biologischen Forschung mitgenommen
zu haben: Man soll getrost wagen, ein Problem mittels einer noch
nicht optimalen Methode anzugehen. Methodische Verbesserungen
schaltet man am besten allmählich ein, während einer Folge von Experimenten.
Die für die letzten und entscheidenden Versuche benutzte
Methode entspricht ohnehin nie derjenigen, die man auf dem Papier
für die beste gehalten hätte.
In Chandler Brooks, New York, hatte ich schliesslich das Vorbild eines
Institutsleiters, dessen erste Sorge seinen Mitarbeitern und ihren persönlichen
Problemen galt, der es verstand, jeden Einzelnen auf die ihm
angemessene Art zu fördern. Allen Genannten, meinen akademischen
Lehrern, möchte ich für eines besonders danken: Sie haben mir größtmögliche
Freiheit in meiner Arbeit gewährt und Ratschläge erst erteilt,
wenn ich den Rat selbst suchte.
Literatur