(s. Wittenberg, Saksa, 24.6.1795; k. Leipzig, Saksa, 26.1.1878). anatomia, fysiologia, psykofysiikka.
Weber oli vanhin kolmesta Weberin veljeksestä, jotka koko elämänsä ajan olivat tiiviisti sidoksissa toisiinsa tieteellisessä toiminnassaan. Heidän suurin saavutuksensa oli matemaattisen fysiikan nykyaikaisten täsmällisten menetelmien soveltaminen korkeampien eläinten ja ihmisen eri järjestelmien toiminnan tutkimiseen. Tämän pyrkimyksen johtajana Ernst kiinnitti jo hyvin varhain fyysikko Wilhelm Eduardin huomion verenkierron mekaniikan ongelmiin ja vaikutti myöhemmin Friedrich Eduardin suuntautumiseen teoreettiseen lääketieteeseen auttaen häntä saamaan viran Leipzigin lääketieteellisessä tiedekunnassa ja pysymään siellä läheisenä työtoverinaan. Myöhemmin Wilhelm innosti ja auttoi Eduardia lihasmekaniikan tutkimuksessa.
Heidän isänsä Michael Weber toimi teologian professorina Wittenbergissä vuodesta 1789 alkaen ja myöhemmin – Napoleonin tukikohdaksi muodostuneen kaupungin kukistuttua vuonna 1814 ja yliopiston evakuoiduttua – Hallessa. Kolmetoista lapsesta kolmantena olleeseen Ernstiin oli vaikuttanut suuresti Ernst Chladni, joka kymmenvuotiaana vieraili perheessä ja herätti pojissa kiinnostuksen fysiikkaa kohtaan kaikkien luonnontieteiden perustana Weber kävi lukion Meissenissä, jossa hän hankki erinomaisen latinankielen taidon. Vuonna 1811 hän aloitti lääketieteen opinnot Wittenbergissä, mutta sota pakotti hänet pian lähtemään Leipzigiin. Hän väitteli vuonna 1815 tohtoriksi Wittenbergin yliopistosta, jonka jälkeen hänet evakuoitiin väliaikaisesti Schmiedebergiin, ja väitteli vertailevasta anatomiasta. Hän ei kuitenkaan voinut jäädä sinne, koska yliopistolla ei ollut tiloja hänen anatomista työtään varten ja sen asema oli epävarma. Leipzigissa Weberistä tuli apulainen J. C. Claruksen johtamassa lääketieteellisessä klinikassa, hän sai dosentin pätevyyden vuonna 1817 hermus sympathicuksen vertailevaa anatomiaa käsittelevällä työllä ja seuraavana vuonna hänestä tuli vertailevan anatomian ylimääräinen professori. Vuonna 1821 hänet nimitettiin ihmisen anatomian professuuriin, joka yhdistettiin fysiologian kanssa vuonna 1840. Vuonna 1865 hän luopui fysiologiasta ja tuki Carl Ludwigin nimittämistä, joka perusti itsenäisen fysiologisen instituutin, joka houkutteli monia ulkomaisia opiskelijoita. Vuonna 1871 Weber jäi eläkkeelle anatomian oppituolista.
Weber aloitti anatomian tutkimuksen ja löysi useita tärkeitä rakenteita, joista jotkut kantavat yhä hänen nimeään – esimerkiksi Weberin ossikkelit, jotka muodostavat pienten luiden ketjun ilmarakon molemmin puolin, ja joidenkin kalojen korvan eteinen (Weberin laite). Tämä työ merkitsi alkua vertailevien embryologisten ja paleontologisten tutkimusten sarjalle, joka johti splanchnocraniumin alkeisrakenteiden ja nisäkkäiden välikorvan kuuloluiden välikorvan rakenteiden väliin jäävien välivaiheiden löytämiseen – tämä oli loistava askel, jolla osoitettiin yksittäisten tosiseikkojen väliset yhteydet ja jatkuvuus rakenteen ja toiminnan evoluutiossa. Weberin injektio tiettyjen rauhasten kanaviin osoitti, että niiden hienoimmat haarat päättyvät sokeasti okahaarakkeisiin eikä niillä ole suoraa yhteyttä ympäröiviin pieniin verisuoniin, kuten Malpighin (1686) aiemmista päätelmistä huolimatta oli oletettu. Se osoitti lopullisesti, että ruoansulatusnesteet ovat rauhasten erityistuotteita, jotka muodostuvat veren mukanaan tuomista aineksista eivätkä vain erotu veriplasmasta. Tämä havainto avasi uuden fysiologisen ja kemiallisen tutkimusalan Weberin laaja kokemus sekä tutkimus- että opetustyöstä mahdollisti sen, että hän kirjoitti tarkistetun painoksen G. F. Hildebrandtin Handbuch der Anatomie -teoksesta. Sen ensimmäisestä osasta, Allgemeine Anatomie, joka kirjoitettiin kokonaan uudelleen, tuli arvokas tietolähde, koska Weber erotti huolellisesti tosiasiat ja teorian toisistaan eikä tyytynyt pelkkään rakenteiden kuvailuun, vaan lisäsi siihen sen, mitä tiedettiin niiden fysikaalisista ominaisuuksista ja kemiallisesta koostumuksesta, sekä arvion niiden merkityksestä. Hän oli vakuuttunut siitä, että elämän ilmiöiden ymmärtämiseksi tarvitaan tietoa monista olosuhteista, ei pelkästään anatomisesta rakenteesta. Weberin tarkistetun painoksen haittapuolena oli se, että se valmistui ennen mikroskooppisen tutkimuksen myöhemmän kehityksen ja soluteorian aikaansaamaa edistystä. Hän tarkisti myös J. C. Rosenmullerüllerin Handbuch der Anatomie -teoksen (1840).
Vuonna 1821 Weber aloitti veljensä Wilhelmin avustamana – hän oli silloin vasta seitsemäntoista-vuotias ja valmistautui yliopiston pääsykokeeseen – pitkän fysikaalisen tutkimuksen virtauksesta ja aaltojen etenemisestä nesteissä, erityisesti elastisissa putkissa. He muotoilivat Wellenlehre-julkaisussaan (1825) hydrodynamiikan peruslait ja sovelsivat tätä fysiikan osa-aluetta ensimmäisenä verenkiertoon. Ernst tutki – aluksi yhdessä varhaiskypsän neron Wilhemin kanssa – valtimoiden mekaanisia ominaisuuksia ja kuvasi niitä tekniseksi laitteeksi, jossa elastisuuden vaikutus muuttaa veren sykkivän liikkeen suurissa valtimoissa jatkuvaksi virtaukseksi pieniin valtimoihin (18274). Hän osoitti myös, että pulssi on sydämen toiminnan aiheuttama aalto valtimoissa ja että sen eteneminen – laskettuna pulssin viiveestä kauempana sijaitsevassa valtimossa – on paljon nopeampaa kuin veren virtaus (1834) ja että sen lisäksi, että verisuonet laajenevat kimmoisan putken sisällä olevan paineen aiheuttaman laajentumisen vuoksi, ne myös muuttavat halkaisijansa lihaksen seinämään kohdistuvien hermojen vaikutuksesta (1831). Hän tiivisti havaintonsa, aaltoteoriansa kimmoisissa putkissa ja ne lait, jotka koskevat veren liikettä verisuonissa, vuonna 1850.
Weber osoitti myös kapillaaripohjan resistanssin, veritilavuuden merkityksen ja sen vaikutuksen veren liikkeeseen ja jakautumiseen elimistössä. Hänen työnsä loi pohjan nesteiden liikkeen tarkalle analyysille elastisissa putkissa; ja vaikka verenkiertoa on sittemmin tutkittu perusteellisesti, Weberin työ on säilynyt sen perustana eräin lisäyksin, mutta ei olennaisin muutoksin.
Toinen suuri panos verenkierron fysiologiaan oli Eduard ja Ernst Weberin hätkähdyttävä havainto siitä, että aivojen joidenkin osien tai keuhkoputken perifeerisen päätepisteen sähköinen stimulaatio hidastaa sydämen toimintaa ja voi jopa pysäyttää sen (1845). Kyseessä oli ensimmäinen tapaus, jossa hermovaikutus aiheutti autonomisen toiminnan estämisen sen sijaan, että se olisi kiihdyttänyt sitä. Siitä tuli tärkeä virstanpylväs fysiologian kehityksessä paitsi sen vuoksi, että se oli tärkeä verenkierrolle, myös siksi, että sen löytäminen toi päivänvaloon tähän asti tuntemattoman mutta olennaisen hermotoiminnan lajin. Sitä seurannut tutkimusketju osoitti, että inhibitio on yleinen ilmiö keskushermostossa ja että riittävä tasapaino herätteen ja inhibition välillä on välttämätön sen normaalille toiminnalle.
Vuoden 1826 tienoilla Weber aloitti pitkän sarjan merkittäviä systemaattisia tutkimuksia aistitoiminnoista, erityisesti ”alempien aistien” toiminnoista, jotka olivat tähän asti olleet yksi fysiologian laiminlyödyimmistä alueista. Fysiologit olivat tutkineet lähinnä näön ja kuulon ongelmia, jotka vaikuttivat kiinnostavammilta ja lupaavammilta. Muiden fysiologisten ongelmien tutkimuksissaan Weber, arvostettu anatomi, seurasi yleensä toimintaa tiiviissä suhteessa rakenteeseen. Tällä alalla ei kuitenkaan ollut anatomista perustaa, koska iho-, lihas- ja viskeraaliset reseptorit löydettiin vasta myöhemmin (Meissner, 1852; Krause, 1860). Kuitenkin hänen fysikaalinen lähestymistapansa ja pyrkimyksensä määrittää ärsykkeen ja sen vaikutuksen, aistimuksen, kvantitatiiviset suhteet johtivat huomattaviin tuloksiin huolimatta hänen havainnoissaan ja kokeissaan käyttämistään hyvin yksinkertaisista menetelmistä. Tärkeä piirre Weberin tutkimuksissa ja vertailuissa oli kynnyksen käsitteen käyttö (vaikka tätä termiä ei itse asiassa käytetty). Hän oli hyvin tietoinen sen tarkasti määritettyjen arvojen merkityksestä ihon ja muiden aistielinten suorituskyvyn arvioinnissa ja vertailussa. Erityinen lihasaisti selittää huomattavasti paremman kyvyn erottaa kaksi hyvin vähän erilaista painoa, kun ne nostetaan kädestä kuin kun ne asetetaan käteen. Weber tutki hyvin yksityiskohtaisesti tuntoaistia, erityisesti paikallista aistimusta ja erokynnystä kompassin avulla, ja määritteli paineen ja lämpötilan aistimusten – positiivisen (lämpimän) ja negatiivisen (kylmän) – ominaispiirteet sekä korosti sopeutumisen ja paikallisten erojen merkitystä. Näin hän antoi aistifysiologialle uuden suuntauksen kohti kvantitatiivista lähestymistapaa ja menetelmiä ja toi esiin sekä tosiasioita (enimmäkseen omia havaintojaan) että ongelmia. Hän ei ainoastaan kerännyt systemaattisesti tosiasioita vaan myös teki rationaalisia johtopäätöksiä havaittujen ilmiöiden fysiologisista perusteista Hän oletti eristetyn johtumisen hermosäikeissä ja muotoili projektio- ja esineellistämisteorioita. Kunkin hermosäikeen jakautuminen pieneen hermopäätepiiriin oli paikallisen erottelukyvyn ja kompassilla määritettyjen limiittierojen taustalla.
Käyttäessään fysikaalisia pohdintojaan perustana tutkiessaan iho- ja lihastuntemusten kynnysten eroavaisuuksia Weber havaitsi, että kaksi tuntemusta eroaa toisistaan juuri ja juuri tuntuvasti niin kauan kuin kunkin ärsykeparin voimakkuuksien suhde pysyy vakiona. Esimerkiksi pienin havaittava ero kahden painon tai pituuden välillä (jota tavallisesti kutsutaan ”juuri havaittavaksi eroksi” tai ”Weberin murto-osaksi”) on vakio murto-osa itse painoista, noin 1/30 (juuri havaittava voimakkuuden lisäys).
Es oletettiin, että Weberin laki oli yleisesti pätevä, mutta monet keskustelut ja kritiikki johtivat maltillisempaan näkemykseen, jonka mukaan se pätee useimpien modaliteettien kohdalla vain rajoitetulla voimakkuusalueella. Siitä huolimatta Fechner, olettaen, että erotettavat inkrementit ovat yhtä suuria aistimuksen yksiköitä, johti kaavan
S = K log I + C,
jossa aistimuksen voimakkuus (S) on lineaarinen funktio ärsykkeen voimakkuuden logaritmista (I) ja K ja C ovat vakioita. Fechnerin johtamista on kritisoitu pääasiassa siksi, että ärsyke – fysikaalinen tekijä – on helposti mitattavissa, kun taas aistimusta – subjektiivinen vaikutelma – ei voida ilmaista fysikaalisin termein. Kvantitatiiviset vertailut tulivat kuitenkin mahdollisiksi, kun nykyaikaiset elektrofysiologiset menetelmät tekivät mahdolliseksi seurata yksittäisten aistinsäikeiden vastetta – toisin sanoen yksittäisen reseptorin viestien taajuutta. Tietyllä intensiteettialueella se on todellakin lineaarinen funktio ärsykkeen logaritmista, kuten B. H. Matthews on osoittanut lihasspiraalille ja H. K. Hartline ja C. H. Graham Limuluksen silmälle. Ei voida sanoa, sopiiko se kaikkien aistielinten muotojen vasteeseen, mutta näyttää siltä, että Fechnerin yhtälö vastaa aistielinten käyttäytymisen perustavaa laatua olevaa piirrettä.
Weber kiinnitti ensimmäisenä fysiologien huomion ihoon, joka on ulkoiseen maailmaan suuntautuvien eriytyneiden aistielinten kotipaikka, kuten muutkin aistielimet, vastakohtana omaan kehoon suuntautuvalle yhteiselle aistimukselle (Gemeingefühl). Hänen tutkimuksillaan oli monia filosofisia seurauksia, ja niillä oli suuri vaikutus fysiologien ja psykologien jatkotutkimuksiin ihon aisteista ja joistakin yleisistä aistimiseen liittyvistä ongelmista. Hän aloitti erittäin hedelmällisen kauden aistien tutkimuksessa, ja häntä pidetään oikeutetusti yhtenä psykofysiikan perustajista. Hänen tuntoaistimuksia koskevasta työstään on tullut klassikko.
BIBLIOGRAFIA
I. Alkuperäiset teokset. Osittainen luettelo Weberin kirjoituksista on julkaistu teoksessa Almanach der K. Akademie der Wissenschaften in Wien, 2 (1852), 203-211, ja uudemmassa teoksessa P. M. Dawson (ks. jäljempänä), 110-113. Niihin kuuluvat Anatomia comparata nervi sympathici (Leipzing, 1817); De aure et auditu hominis et animalium (Leipzing, 1820); Wellenlehre, auf Experimenten be gründet (Leipzing, 1825), kirjoitettu yhdessä Eduard Weberin kanssa; Zusätze zur Lehre von Bau und Verrichtungen der Geschlechtsorgane (Leipzig, 1846); ”Tastsinn and Gemeingefühl”, teoksessa R. Wagner, Handwörterbuch der Physiologie, III, pt. 2 (Brunswick, 1846, repr. erikseen 1851), eli Ostwaldin Klassiker der Exakten Wissenschaften nro 149 (Leipzing, 1905); Ueber die Anwendung der Wellenlehre auf die Lehre vom Kreislauf des Blutes und erityisesti auf die Pulslehre (Leipzing, 1850); ja ”Ueber den Raumsinn und die Empfindungskreise in der Haut und im Auge,” in Berichte über die Verhandlungen der K. Sächsischen Gesellschaft der Wissenschaften, Math.-phys. KI. (1852), 85-164, hänen pääkirjoituksensa projektiosta ja ympyräteoriasta.
Weberin artikkelit julkaistiin pääasiassa Deutsches Archiv für die Physiologie ja Meckel’s Archiv für Anatomie and Physiologie (1820-1828), Müller’s Archiv für Anatomie, Physiologie und wissenschaftliche medizin (1835-1846) ja Berichte über die Verhandlungen der K. Sächsichen Gesellschaft der Wissenschaften zu Leipzig (1846-1850). Hänen johdollaan kirjoitetut väitöskirjat koottiin Annotationes anatomicae et physiologicae (Programata collecta), 2 fasc. (Leip-zing, 1827-1834, 1836-1848), molemmat ruoko. (1851) ja fasc. 3, joka sisältää useita hänen omia tärkeitä kirjoituksiaan.
II. Toisen asteen kirjallisuus. Weberin tieteellisiä saavutuksia arvostaa C. Ludwig, Rede zum Gedächtniss an Ernst Heinrich Weber (Leipzig, 1878). Melko yksityiskohtainen englanninkielinen selostus on P. M. Dawson, ”The Life and Work of Ernest Heinrich Weber” (Ernest Heinrich Weberin elämä ja työ), Phi Beta Pi Quarterly, 25 (1928), 86-116. Hänen työnsä merkitykseen ja vaikutukseen nähden Weberiä käsitteleviä artikkeleita on melko vähän. Ks. myös Ursula Bueck-Rich, Ernst Heinrich Weber (1795-1878) und der Anfang einer Physiologie der Hautsinne (väitöskirja, Zürich. 1970); H. E. Hoff, ”The History of Vagal Inhibition”, teoksessa Bulletin of the History of Medicine, 8 (1940), 461-496; P. Hoffmann, ”Ernst Heinrich Weber’s Annotationes anatomicae et physiologicae”, teoksessa Lääketieteellinen klinikka, 30 (1934), 1250. Weberin aistifysiologiaa käsitteleviin teoksiin on useita viittauksia teoksessa E. G. Boring, A History of Experimental Psychology, 2. painos. (New York, 1950); ja Sensation and Perception in the History of Experimental Psychology (Aistimus ja havainto kokeellisen psykologian historiassa, New York, 1942).
Vladislav Kruta