Semnalele Morse ale nervilor

Tot ce stim despre lumea inconjuratoare, despre culorile, mirosurile si sunetele ei, despre forma, duritatea, gestul si caldura tuturor obiectelor din jur, stim datorita simturilor noastre. Acestea sunt singurele canale, singurele “dispozitive de intrare” prin care creierul primeste informatia referitoare la tot ce e inauntrul nostru.

De sute de mii de ani, oamenii sunt slujiti de simturi. Dar abia de curand au aflat cercetatorii care este modul lor de functionare, cum sunt organizate in cele mai intime detalii ale lor si ce fel de energie le pune in actiune. Stiinta despre organele de simt a facut un prim pas important atunci cand primii ingineri au inventat aparatura cu care se putea masura intensitatea curentului in nervi. Astazi inginerii care construiesc dispozitive cauta idei noi tocmai in cercetarile de fiziologie. Si, desigur, bionica, dezvoltand si perfectionand metodele sale, va ajuta stiintei, care studiaza mecanismele “simtitoare” ale naturii, sa faca un al doilea mare pas inainte. Organele noastre de simt functioneaza aproximativ la fel ca televizorul. Lumea inconjuratoare le bombardeaza cu o ploaie de semnale mecanice, chimice, electromagnetice sau de alte tipuri. Ele traduc informatia pe care o poarta aceste semnale intr-un limbaj de impulsuri electrice, limbaj standard pentru toate celulele nervoase de pe Pamant si le trimit prin nervi spre creier.

In impulsuri, cu frecventa lor variabila, printr-o metoda asemanatoare alfabetului Morse, este codificat sensul fiecarui semnal.

Dupa toate aparentele, codificarea depinde nu numai de frecventa impulsurilor nervoase, ci si de tipul fibrelor nervoase, de frecventa impulsurilor din fiecare tip de fibra, precum si de combinatia impulsurilor trimise de diferite fibre de la un anumit organ la creier.

Creierul primeste cifrul electric si-l transforma in fapte de constiinta, in senzatii. Organele de simt de care dispune lumea animala sunt impartite de natura in mecanice (simtul tactil, auzul, receptorii termici) si chimice (gustul, mirosul si vazul). Dar, indiferent ce ar comunica ele creierul - culoare, sunet, caldura sau durere -, ele isi transforma in primul rand intreaga informatie in electricitate. Dar nu in curent continuu, ci in descarcari izolate, de aproximativ aceeasi intensitate si durata (miime de secunda). Nu intensitatea impulsurilor electrice, ci numai frecventa cu care se succeda poarta spre creier informatia specifica. Ele se grabesc foarte mult cand semnalul care a trezit la actiune organul de simt este destul de puternic. Si nu se grabesc deloc cand este slab.

Daca cineva va va atinge usor mana cu creionul, creierul va afla despre aceasta, primind de la receptorii cutanati aproape zece descarcari electrice pe secunda. Dar daca contactul creionului va fi foarte puternic, in aceeasi secunda o suta de implusuri se vor napusti la creier prin nervi.

Pentru ca primul impuls sa se indrepte pe traseul nervos de la organul de simt la creier, semnalul receptionat de acest organ, sau, cum spun fiziologii, excitantul, trebuie sa depaseasca un anumit nivel minim, „pragul senzatiei”.

Multe dintre organele animalelor si omului sunt instrumente deosebit de sensibile: pragul senzatiei este foarte scazut. De pilda, pragul optic la om este egal cu 6·10¹⁷ wati (un om poate percepe la distanta de 1 km, daca atmosfera este limpede, o sursa de lumina de 1000 de ori mai slaba decat flacara unei lumanari).

Unele experiente au aratat ca ochiul adaptat la intuneric poate inregistra doar 6-10 fotoni, iar urechea noastra perceptii ale undelor sonore de un miliard de ori mai scazute decat presiunea atmosferica. „Urechea” unui greier, pe care el o ascunde in picioare, aude sunete de numai cateva cateva cvadrilionimi de watt.

Vom mari excitatia (vom apasa mai puternic creionul pe mana!): impulsurile vor deveni mai frecvente, vom strange mai tare: ele vor deveni si mai dese. Dar, la un moment dat, apare un „prag de saturatie”, cand nicio excitatie suplimentara nu mai poate mari frecventa impulsurilor.

Cu peste 100 de ani in urma, cercetatorul german Ernst Weber a vrut sa afle ce doze minime de excitant suplimentar sunt capabile sa inregistreze simturile noastre. El a luat in fiecare mana cate o greutate egala. Apoi a marit treptat greutatea dintr-o mana pana cand a simtiti aceeasta. Astfel el a stabilit ca la greutatea initiala (oricare ar fi ea) trebuie sa adaugam 1/17 parte din greutatea ei pentru ca mana omului sa perceapa adausul.

S-ar putea ca acest simt, studiat de Weber pe sine insusi, sa nu fi fost prea dezvoltat. Mai tarziu, alti oameni de stiinta, experimentand pe subiecti diferiti, au obtinut date diferite. Se pare ca limita sensibilitatii fata de modificarea incarcaturii nu este de 1/17, ci 1/50 din greutatea initiala. Diferente mai mici nu sunt percepute de sistemul nostru nervos.

Legea care poarta numele lui Weber ramane in picioare: fiecare excitant are doza sa suplimentara definita si constanta (in orice caz, la excitanti de intensitate medie), care determina in simturile noastre senzatii corespunzatoare.