(né à Wittenberg, Allemagne, le 24 juin 1795 ; mort à Leipzig, Allemagne, le 26 janvier 1878). anatomie, physiologie, psychophysique.
Weber était l’aîné des trois frères Weber qui, tout au long de leur vie, ont été étroitement liés dans leur activité scientifique. Leur plus grande réussite a été d’appliquer les méthodes exactes modernes de la physique mathématique à l’étude du fonctionnement de divers systèmes des animaux supérieurs et de l’homme. Chef de file de cette entreprise, Ernst attira très tôt l’attention du physicien Wilhelm Eduard sur les problèmes de la mécanique de la circulation et influença plus tard l’orientation d’Eduard Friedrich vers la médecine théorique, l’aidant à obtenir un poste à l’école de médecine de Leipzig et à y rester comme son proche collaborateur. Eduard fut par la suite stimulé et aidé par Wilhelm dans l’étude de la mécanique musculaire.
Leur père, Michael Weber, fut professeur de théologie à Wittenberg à partir de 1789, puis – après la chute de la ville, bastion napoléonien, en 1814 et l’évacuation de l’université – à Halle. Ernst, troisième de ses treize enfants, avait été fortement influencé par Ernst Chladni, qui, à dix ans, rendit visite à la famille et éveilla l’intérêt des garçons pour la physique, base de toutes les sciences naturelles. Weber fréquenta l’école secondaire de Meissen, où il acquit une excellente connaissance du latin. En 1811, il commence ses études de médecine à Wittenberg, mais la guerre l’oblige bientôt à partir pour Leipzig. En 1815, il obtient le diplôme de docteur en médecine de l’université de Wittenberg, puis est temporairement évacué à Schmiedeberg, avec une thèse d’anatomie comparée. Il ne peut cependant pas y rester car l’université ne dispose pas d’installations pour son travail anatomique et son statut est incertain. À Leipzig, Weber devient assistant à la clinique médicale dirigée par J. C. Clarus, obtient le titre de docteur en 1817 avec un travail sur l’anatomie comparée du nerf sympathique, et devient l’année suivante professeur extraordinaire d’anatomie comparée. En 1821, il est nommé à la chaire d’anatomie humaine qui, en 1840, est associée à la physiologie. En 1865, il abandonne la physiologie et soutient la nomination de Carl Ludwig, qui crée un institut de physiologie indépendant qui attire de nombreux étudiants étrangers. En 1871, Weber se retire de la chaire d’anatomie.
Weber commence par des recherches en anatomie et découvre plusieurs structures importantes, dont certaines portent encore son nom – par exemple, les osselets de Weber, qui forment une chaîne de petits os de chaque côté de la vessie respiratoire, et l’oreillette de certains poissons (l’appareil de Weber). Ce travail marqua le début d’une série d’études embryologiques et paléontologiques comparatives qui aboutirent à la découverte des étapes intermédiaires entre les structures primitives du splanchnocranium et les osselets auditifs de l’oreille moyenne des mammifères – une étape brillante dans la démonstration des liens entre des faits isolés et la continuité dans l’évolution de la structure et de la fonction. L’injection par Weber des canaux de certaines glandes a montré que leurs branches les plus fines se terminent en aveugle dans les acini et n’ont pas de communication directe avec les petits vaisseaux sanguins environnants, comme on l’avait supposé malgré les finitions antérieures de Malpighi (1686). Cela prouvait définitivement que les sucs digestifs sont des produits spécifiques des glandes, formés à partir de la matière apportée par le sang, et non pas simplement séparés du plasma sanguin. Cette découverte ouvre un nouveau champ de recherche physiologique et chimique. La grande expérience de Weber, tant dans la recherche que dans l’enseignement, lui permet de rédiger une édition révisée du Handbuch der Anatomie de G. F. Hildebrandt. La première partie, Allgemeine Anatomie, entièrement réécrite, est devenue une source d’information précieuse car Weber a soigneusement séparé les faits de la théorie et ne s’est pas contenté de décrire les structures ; il a ajouté ce que l’on savait de leurs propriétés physiques et de leur composition chimique, ainsi qu’une évaluation de leur signification. Il était convaincu que la connaissance de nombreuses conditions, et pas seulement de la structure anatomique, était nécessaire pour comprendre les phénomènes de la vie. L’inconvénient de l’édition révisée de Weber est qu’elle a été achevée avant les progrès apportés par le développement ultérieur de la recherche microsopique et par la théorie cellulaire. Il a également révisé le Handbuch der Anatomie (1840) de J. C. Rosenmullerüller.
En 1821, aidé par son frère Wilhelm,-alors âgé de seulement dix-sept ans et préparant son examen d’entrée à l’université-Weber a commencé une longue étude physique de l’écoulement et de la progression des ondes dans les fluides, en particulier dans les tubes élastiques. Dans leur Wellenlehre (1825), ils formulent les lois fondamentales de l’hydrodynamique et sont les premiers à appliquer cette branche de la physique à la circulation du sang. Ernst étudie – d’abord avec Wilhemm, un génie précoce – les propriétés mécaniques des artères, les décrivant comme un dispositif technique, l’effet de l’élasticité transformant le mouvement pulsatile du sang dans les grandes artères en un flux continu dans les petites (18274). Il a également montré que le pouls est une onde dans les artères causée par l’action du cœur et que sa propagation – calculée à partir du retard de la pulsation dans une artère plus éloignée – est beaucoup plus rapide que l’écoulement du sang (1834) et que, outre la dilatation due à la pression à l’intérieur d’un tube élastique, les vaisseaux sanguins changent également de diamètre sous l’influence des nerfs sur la paroi musculaire (1831). Il a résumé ses découvertes, la théorie des ondes dans les tubes élastiques, et ils lois du mouvement du sang dans les vaisseaux en 1850.
Weber a également démontré la résistance du lit capillaire, l’importance du volume sanguin, et son influence sur le mouvement et la distribution du sang dans le corps. Son travail a jeté les bases de l’analyse exacte du mouvement des fluides dans les tubes élastiques ; et bien que la circulation sanguine ait été soumise par la suite à une recherche approfondie, le travail de Weber, avec quelques ajouts mais sans changements substantiels, en est resté le fondement.
Une autre grande contribution à la physiologie de la circulation sanguine a été la découverte surprenante d’Eduard et Ernst Weber que la stimulation électrique de certaines parties du cerveau ou de l’extrémité périphérique du nerf vague ralentit l’action du cœur et peut même le faire s’arrêter (1845). C’était le premier exemple d’une action nerveuse provoquant l’inhibition d’une activité autonome, plutôt que son excitation. Il est devenu un jalon important dans l’évolution de la physiologie, non seulement en raison de son importance pour la circulation, mais aussi parce que sa découverte a mis en lumière un type d’action nerveuse jusqu’alors inconnu mais essentiel. La chaîne d’investigations qui s’ensuivit montra que l’inhibition est un phénomène courant dans le système nerveux central et qu’un équilibre adéquat entre l’excitation et l’inhibition est indispensable à son fonctionnement normal.
Vers 1826, Weber commença une longue série de remarquables études systématiques des fonctions sensorielles, en particulier des « sens inférieurs », qui avaient été jusqu’alors l’un des domaines les plus négligés de la physiologie. Les physiologistes avaient étudié principalement les problèmes de la vision et de l’audition, qui semblaient plus intéressants et prometteurs. Dans ses études sur d’autres problèmes physiologiques, Weber, un anatomiste distingué, suivait généralement la fonction en relation étroite avec la structure. Dans ce domaine, cependant, il n’y avait pas de base anatomique car les récepteurs cutanés, musculaires et viscéraux n’ont été découverts que plus tard (Meissner, 1852 ; Krause, 1860). Néanmoins, son approche physique et ses tentatives de déterminer les relations quantitatives entre le stimulus et son effet, la sensation, ont conduit à des résultats remarquables malgré les méthodes très simples utilisées dans ses observations et expériences. Une caractéristique importante des examens et des comparaisons de Weber était l’utilisation de la notion de seuil (bien que ce terme ne soit pas réellement utilisé). Il était bien conscient de l’importance de ses valeurs exactement déterminées pour estimer et comparer les performances de la peau et des autres organes sensoriels. La capacité nettement plus grande de distinguer deux poids très légèrement différents lorsqu’ils sont soulevés de la main plutôt que posés sur elle s’explique par le sens musculaire spécial. En examinant en détail le sens du toucher, en particulier le sens local et le seuil différentiel avec une boussole, Weber a déterminé les caractéristiques des sensations de pression et de température – positives (chaudes) et négatives (froides) – et a souligné le rôle de l’adaptation et des différences locales. Il a ainsi donné à la physiologie sensorielle une nouvelle orientation vers une approche et des méthodes quantitatives, en mettant en évidence à la fois les faits (principalement ses propres découvertes) et les problèmes. Il ne s’est pas contenté de collecter systématiquement les faits, mais a également établi une conduction rationnelle sur les bases physiologiques des phénomènes observés. Il a supposé une conduction isolée dans les fibres nerveuses et a formulé des théories de projection et d’objectivation. La division de chaque fibre nerveuse en un petit cercle de terminaisons nerveuses était l’arrière-plan de la discrimination locale et des différences dans son limen comme déterminé par une boussole.
En utilisant ses considérations physiques comme base pour examiner les seuils différentiels des sensations cutanées et musculaires, Weber a trouvé que deux sensations sont juste sensiblement différentes tant que le rapport entre les forces dans chaque paire de stimuli reste constant. Par exemple, la plus petite différence appréciable entre deux poids ou deux longueurs (généralement appelée « différence juste perceptible » ou « fraction de Weber ») est une fraction constante des poids eux-mêmes, environ 1/30 (un incrément d’intensité juste discriminable).
On supposait que la loi de Weber était généralement valable, mais de nombreuses discussions et critiques ont conduit à l’opinion plus modérée que pour la plupart des modalités, elle ne s’applique que sur une gamme limitée d’intensités. Néanmoins, Fechner, supposant que les incréments discriminables sont des unités égales de sensation, a dérivé la formule
S = K log I + C,
où l’intensité de la sensation (S) est une fonction linéaire du logarithme de l’intensité du stimulus (I) et K et C sont des constantes. La dérivation de Fechner a été critiquée principalement parce que le stimulus – un facteur physique – peut être facilement mesuré, alors que la sensation – une impression subjective – ne peut être exprimée en termes physiques. Les comparaisons quantitatives sont toutefois devenues possibles lorsque les méthodes électrophysiologiques modernes ont permis de suivre la réponse de fibres sensorielles uniques, c’est-à-dire la fréquence des messages provenant d’un récepteur unique. Dans une certaine gamme d’intensités, il s’agit effectivement d’une fonction linéaire du logarithme du stimulus, comme l’ont montré B. H. Matthews pour le fuseau musculaire et H. K. Hartline et C. H. Graham pour l’œil de Limulus. On ne peut affirmer si elle convient à la réponse de toutes les formes d’organes des sens, mais il semble que l’équation de Fechner corresponde à une caractéristique fondamentale du comportement des organes des sens.
Weber a été le premier à attirer l’attention des physiologistes sur la peau comme siège d’organes des sens différenciés dirigés vers le monde extérieur, comme les autres organes des sens, par opposition à la sensibilité commune (Gemeingefühl) dirigée vers notre propre corps. Ses recherches ont eu de nombreuses implications philosophiques et un grand impact sur les études ultérieures des sens de la peau et certains problèmes généraux de la sensation par les physiologistes et les psychologues. Il a entamé une période très fructueuse dans la recherche sur les sens et est considéré à juste titre comme l’un des fondateurs de la psychophysique. Son travail sur les sensations tactiles est devenu classique.
BIBLIOGRAPHIE
I. Travaux originaux. A partial list of Weber’;s writings was published in Almanach der K. Akademie der Wissenschaften in Wien, 2 (1852), 203-211 ; and, more recently, by P. M. Dawson (see below), 110-113. They include Anatomia comparata nervi sympathici (Leipzing, 1817) ; De aure et auditu hominis et animalium (Leipzing, 1820) ; Wellenlehre, auf Experimenten be gründet (Leipzing, 1825), written with Eduard Weber ; Zusätze zur Lehre von Bau and Verrichtungen der Geschlechtsorgane (Leipzig, 1846) ; « Tastsinn and Gemeingefühl, » in R. Wagner, Handwörterbuch der Physiologie, III, pt. 2 (Brunswick, 1846, repr. separately 1851), donc Ostwalds Klassiker der Exakten Wissenschaften no. 149 (Leipzing, 1905) ; Ueber die Anwendung der Wellenlehre auf die Lehre vom Kreislauf des Blangs und insbesondere auf die Pulslehre (Leipzing, 1850) ; and « Ueber den Raumsinn und die Empfindungskreis in der Haut und im Auge, » in Berichte über die Verhandlungen der K. Sächsischen Gesellschaft der Wissenschaften, Math.- – -Geber der Raumsinn und die Empfindungskreis in der Haut und im Auge, » in Berichte über die Verhandlungen der K. Sächsischen Gesellschaft der Wissenschaften, Math.- – -Geber der Raumsinn und die Empfindungskreise in der Haut und im Auge.physique. KI. (1852), 85-164, son principal article sur la projection et la théorie des cercles.
Weber’s papers were published mainly in Deutsches Archiv für die Physiologie and Meckel’s Archiv für Anatomie and Physiologie (1820-1828), Müller’s Archiv für Anatomie, Physiologie und wissenschaftliche medizin (1835-1846), and Berichte über die Verhandlungen der K. Sächsichen Gesellschaft der Wissenschaften zu Leipzig (1846-1850). Les thèses écrites sous sa direction ont été rassemblées dans Annotationes anatomicae et physiologicae (Programata collecta), 2 fascs. (Leip-zing, 1827-1834, 1836-1848), les deux reed. (1851) avec fasc. 3, contenant plusieurs de ses propres articles importants.
II. Littérature secondaire. Une appréciation des réalisations scientifiques de Weber est donnée par C. Ludwig, Rede zum Gedächtniss an Ernst Heinrich Weber (Leipzig, 1878). Un compte rendu assez détaillé en anglais est celui de P. M. Dawson, « The Life and Work of Ernest Heinrich Weber », in Phi Beta Pi Quarterly, 25 (1928), 86-116. Au regard de l’importance et de l’impact de son travail, les articles sur Weber sont plutôt rares. Voir également Ursula Bueck-Rich, Ernst Heinrich Weber (1795-1878) und der Anfang einer Physiologie der Hautsinne (diss. inaugurale, Zurich. 1970) ; H. E. Hoff, « The History of Vagal Inhibition », dans Bulletin of the History of Medicine, 8 (1940), 461-496 ; P. Hoffmann, « Ernst Heinrich Weber’s Annotationes anatomicae et physiologicae », dans Medizinische Klinik, 30 (1934), 1250. Il existe de nombreuses références aux travaux de Weber sur la physiologie sensorielle dans E. G. Boring, A History of Experimental Psychology, 2nd ed. (New York, 1950) ; et Sensation and Perception in the History of Experimental Psychology New York, 1942).
Vladislav Kruta