(ur. Wittenberga, Niemcy, 24 czerwca 1795; zm. Lipsk, Niemcy, 26 stycznia 1878). anatomia, fizjologia, psychofizyka.
Weber był najstarszym z trzech braci Weberów, którzy przez całe życie byli ze sobą ściśle związani w działalności naukowej. Ich największe osiągnięcia polegały na zastosowaniu nowoczesnych metod fizyki matematycznej do badania funkcjonowania różnych układów zwierząt wyższych i człowieka. Ernst, lider tego przedsięwzięcia, bardzo wcześnie zwrócił uwagę fizyka Wilhelma Eduarda na problemy mechaniki krążenia, a później wpłynął na ukierunkowanie Eduarda Friedricha na medycynę teoretyczną, pomagając mu w uzyskaniu posady w szkole medycznej w Lipsku i pozostaniu tam jako jego bliski współpracownik. Ich ojciec, Michael Weber, był od 1789 r. profesorem teologii w Wittenberdze, a następnie – po upadku miasta, twierdzy napoleońskiej, w 1814 r. i ewakuacji uniwersytetu – w Halle. Na Ernsta, trzeciego z jego trzynaściorga dzieci, duży wpływ wywarł Ernst Chladni, który z dziesięciorga odwiedzał rodzinę i rozbudził w chłopcach zainteresowanie fizyką jako podstawą wszystkich nauk przyrodniczych. Weber uczęszczał do gimnazjum w Miśni, gdzie zdobył doskonałą znajomość łaciny. W 1811 r. rozpoczął studia medyczne w Wittenberdze, ale wojna zmusiła go wkrótce do wyjazdu do Lipska. W 1815 r. uzyskał tytuł magistra na uniwersytecie w Wittenberdze, po czym ewakuował się tymczasowo do Schmiedebergu z rozprawą na temat anatomii porównawczej. Nie mógł tam jednak pozostać, ponieważ uniwersytet nie dysponował zapleczem dla jego pracy anatomicznej, a jej status był niepewny. W Lipsku Weber został asystentem w klinice medycznej prowadzonej przez J.C. Clarusa, w 1817 r. uzyskał tytuł docenta pracą na temat anatomii porównawczej nerwu współczulnego, a w następnym roku został profesorem nadzwyczajnym anatomii porównawczej. W 1821 r. otrzymał nominację na katedrę anatomii człowieka, która w 1840 r. została połączona z fizjologią. W 1865 r. zrezygnował z fizjologii i poparł powołanie Carla Ludwiga, który założył niezależny instytut fizjologiczny, przyciągający wielu zagranicznych studentów. W 1871 r. Weber przeszedł na emeryturę z katedry anatomii.
Weber rozpoczął badania w dziedzinie anatomii i odkrył kilka ważnych struktur, z których niektóre do dziś noszą jego nazwisko – na przykład kosteczki Webera, które tworzą łańcuch małych kości po obu stronach pęcherza powietrznego, oraz przedsionek ucha niektórych ryb (aparat Webera). Praca ta zapoczątkowała serię porównawczych badań embriologicznych i paleontologicznych, które doprowadziły do odkrycia etapów pośrednich między prymitywnymi strukturami splanchnocranium a kosteczkami słuchowymi ucha środkowego ssaków – był to wspaniały krok w wykazaniu powiązań między pojedynczymi faktami a ciągłością w ewolucji struktury i funkcji. Wstrzyknięcie Webera do przewodów niektórych gruczołów wykazało, że ich najcieńsze odgałęzienia kończą się ślepo w acini i nie mają bezpośredniej komunikacji z otaczającymi je małymi naczyniami krwionośnymi, jak przypuszczano pomimo wcześniejszych ustaleń Malpighiego (1686). Udowodniło to definitywnie, że soki trawienne są specyficznymi produktami gruczołów, powstającymi z materiału przyniesionego przez krew, a nie tylko oddzielonymi od osocza krwi. Odkrycie to otworzyło nowe pole badań fizjologicznych i chemicznych. Bogate doświadczenie Webera, zarówno w pracy naukowej, jak i dydaktycznej, umożliwiło mu napisanie poprawionego wydania Handbuch der Anatomie G.F. Hildebrandta. Jej pierwsza część, Allgemeine Anatomie, napisana w całości od nowa, stała się cennym źródłem informacji, ponieważ Weber starannie oddzielał fakty od teorii i nie zadowalał się jedynie opisem struktur, lecz dodawał to, co było wiadomo o ich właściwościach fizycznych i składzie chemicznym, a także ocenę ich znaczenia. Był przekonany, że znajomość wielu warunków, a nie tylko budowy anatomicznej, jest konieczna do zrozumienia zjawisk życia. Wadą poprawionego wydania Webera było to, że zostało ono ukończone przed postępem, jaki przyniósł późniejszy rozwój badań mikrosopowych i teorii komórki. Zrewidował on również Handbuch der Anatomie J. C. Rosenmullerüllera (1840).
W 1821 r., wspomagany przez brata Wilhelma, który miał wtedy zaledwie siedemnaście lat i przygotowywał się do egzaminu wstępnego na uniwersytet, Weber rozpoczął długie badania fizyczne nad przepływem i przebiegiem fal w cieczach, szczególnie w rurach elastycznych. W swojej pracy Wellenlehre (1825) sformułowali podstawowe prawa hydrodynamiki i jako pierwsi zastosowali tę gałąź fizyki do krążenia krwi. Ernst badał – najpierw z Wilhelmem, przedwczesnym geniuszem – mechaniczne właściwości tętnic, opisując je jako urządzenia techniczne, efekt elastyczności przekształcający pulsacyjny ruch krwi w dużych tętnicach w ciągły przepływ do małych (18274). Wykazał również, że puls jest falą w tętnicach spowodowaną akcją serca i że jego propagacja – obliczona na podstawie opóźnienia pulsacji w bardziej odległej tętnicy – jest znacznie szybsza niż przepływ krwi (1834) oraz że oprócz rozszerzania się pod wpływem ciśnienia wewnątrz elastycznej rurki, naczynia krwionośne zmieniają swoją średnicę pod wpływem nerwów na ścianie mięśnia (1831). Podsumował swoje odkrycia, teorię fal w elastycznych rur, a oni prawa ruchu krwi w naczyniach w 1850.
Weber wykazał również opór łożyska kapilarnego, znaczenie objętości krwi, a jego wpływ na ruch i dystrybucji krwi w organizmie. Jego praca stworzyła podstawę do dokładnej analizy ruchu płynów w elastycznych rurkach; i chociaż krążenie krwi zostało później poddane gruntownym badaniom, praca Webera, z pewnymi uzupełnieniami, ale bez istotnych zmian, pozostała jej fundamentem.
Innym wielkim wkładem do fizjologii krążenia krwi było zaskakujące odkrycie Eduarda i Ernsta Webera, że elektryczna stymulacja niektórych części mózgu lub obwodowego końca nerwu błędnego spowalnia akcję serca, a nawet może doprowadzić do jego zatrzymania (1845). Był to pierwszy przypadek działania nerwu powodującego zahamowanie aktywności autonomicznej, a nie jej pobudzenie. Stało się to ważnym kamieniem milowym w rozwoju fizjologii, nie tylko ze względu na jego znaczenie dla krążenia, ale także dlatego, że jego odkrycie ujawniło nieznany dotąd, ale istotny rodzaj działania nerwowego. Następujący po tym łańcuch badań wykazał, że hamowanie jest powszechnym zjawiskiem w centralnym układzie nerwowym i że odpowiednia równowaga między pobudzeniem i hamowaniem jest niezbędna dla jego normalnego funkcjonowania.
Około 1826 roku Weber rozpoczął długą serię niezwykłych systematycznych badań funkcji sensorycznych, zwłaszcza „niższych zmysłów”, które do tej pory były jedną z najbardziej zaniedbanych dziedzin fizjologii. Fizjologowie badali głównie problemy wzroku i słuchu, które wydawały się bardziej interesujące i obiecujące. W swoich badaniach nad innymi problemami fizjologicznymi Weber, wybitny anatom, kierował się zwykle funkcją w ścisłym związku ze strukturą. W tej dziedzinie nie było jednak podstaw anatomicznych, ponieważ receptory skórne, mięśniowe i trzewne zostały odkryte dopiero później (Meissner, 1852; Krause, 1860). Niemniej jednak jego podejście fizyczne i próba określenia ilościowych relacji między bodźcem a jego efektem, czyli wrażeniem, doprowadziły do niezwykłych rezultatów, mimo bardzo prostych metod stosowanych w jego obserwacjach i eksperymentach. Ważną cechą badań i porównań Webera było posługiwanie się pojęciem progu (choć termin ten nie był w zasadzie używany). Zdawał on sobie sprawę z tego, jak ważne dla oceny i porównania działania skóry i innych narządów zmysłów są jego dokładnie określone wartości. Wyraźnie większa zdolność do rozróżniania dwóch bardzo nieznacznie różniących się ciężarów, gdy są one podnoszone z ręki, a nie kładzione na niej, jest tłumaczona specjalnym zmysłem mięśniowym. Badając szczegółowo zmysł dotyku, zwłaszcza zmysł lokalny i próg różnicowy z kompasem, Weber określił cechy charakterystyczne wrażeń ciśnienia i temperatury – dodatnie (ciepło) i ujemne (zimno) – oraz podkreślił rolę adaptacji i różnic lokalnych. W ten sposób nadał fizjologii sensorycznej nową orientację w kierunku podejścia i metod ilościowych, wysuwając na pierwszy plan zarówno fakty (w większości jego własne odkrycia), jak i problemy. Zakładał izolowane przewodzenie we włóknach nerwowych i sformułował teorie projekcji i obiektywizacji. Podział każdego włókna nerwowego na mały krąg zakończeń nerwowych stanowił podłoże dyskryminacji lokalnej i różnic w jego granicy wyznaczanej przez kompas.
Wykorzystując swoje rozważania fizyczne jako podstawę do badania zróżnicowania progów odczuć skórnych i mięśniowych, Weber stwierdził, że dwa odczucia różnią się tylko zauważalnie, dopóki stosunek między siłami w każdej parze bodźców pozostaje stały. Na przykład, najmniejsza zauważalna różnica pomiędzy dwoma ciężarami lub długościami (zwykle nazywana „zauważalną różnicą” lub „ułamkiem Webera”) jest stałym ułamkiem samych ciężarów, w przybliżeniu 1/30 (rozróżnialny przyrost natężenia).
Założono, że prawo Webera jest ogólnie ważne, ale wiele dyskusji i krytyki doprowadziło do bardziej umiarkowanego poglądu, że dla większości modalności ma ono zastosowanie tylko w ograniczonym zakresie natężenia. Niemniej jednak Fechner, zakładając, że rozróżnialne przyrosty są równymi jednostkami odczuwania, wyprowadził wzór
S = K log I + C,
gdzie intensywność odczuwania (S) jest liniową funkcją logarytmu intensywności bodźca (I), a K i C są stałymi. Wywód Fechnera był krytykowany głównie dlatego, że bodziec – czynnik fizyczny – może być łatwo zmierzony, podczas gdy doznanie – subiektywne wrażenie – nie może być wyrażone w kategoriach fizycznych. Porównania ilościowe stały się jednak możliwe, gdy nowoczesne metody elektrofizjologiczne umożliwiły śledzenie odpowiedzi pojedynczych włókien czuciowych – czyli częstotliwości komunikatów z pojedynczego receptora. W pewnym zakresie intensywności jest to rzeczywiście liniowa funkcja logarytmu bodźca, co zostało wykazane dla wrzeciona mięśniowego przez B. H. Matthewsa i dla oka Limulusa przez H. K. Hartline’a i C. H. Grahama. Nie można stwierdzić, czy pasuje do odpowiedzi wszystkich form narządów zmysłów, ale wydaje się, że równanie Fechnera odpowiada podstawowej cechy zachowania narządów zmysłów.
Weber był pierwszym, który zwrócił uwagę fizjologów na skórę jako siedzibę zróżnicowanych narządów zmysłów skierowanych na świat zewnętrzny, jak inne narządy zmysłów, w przeciwieństwie do wspólnej wrażliwości (Gemeingefühl) skierowanej na nasze własne ciało. Jego badania miały wiele implikacji filozoficznych i wywarły duży wpływ na dalsze badania nad zmysłami skóry i niektóre ogólne problemy czucia przez fizjologów i psychologów. Rozpoczął bardzo owocny okres w badaniach nad zmysłami i słusznie uważany jest za jednego z twórców psychofizyki. Jego praca o wrażeniach dotykowych stała się klasyczną.
BIBLIOGRAFIA
I. Prace oryginalne. Częściowy wykaz pism Webera został opublikowany w Almanach der K. Akademie der Wissenschaften in Wien, 2 (1852), 203-211; a ostatnio przez P. M. Dawsona (zob. niżej), 110-113. Anatomia comparata nervi sympathici (Leipzing, 1817); De aure et auditu hominis et animalium (Leipzing, 1820); Wellenlehre, auf Experimenten be gründet (Leipzing, 1825), napisany z Eduardem Weberem; Zusätze zur Lehre von Bau und Verrichtungen der Geschlechtsorgane (Leipzig, 1846); „Tastsinn und Gemeingefühl”, w R. Wagner, Handwörterbuch der Physiologie, III, p. 2 (Brunszwik, 1846, repr. oddzielnie 1851), tj. Ostwald’s Klassiker der Exakten Wissenschaften nr 149 (Leipzing, 1905); Ueber die Anwendung der Wellenlehre auf die Lehre vom Kreislauf des Blutes und insbesondere auf die Pulslehre (Leipzing, 1850); oraz „Ueber den Raumsinn und die Empfindungskreise in der Haut und im Auge”, w Berichte über die Verhandlungen der K. Sächsischen Gesellschaft der Wissenschaften, Math.-.phys. KI. (1852), 85-164, jego główna praca na temat projekcji i teorii okręgów.
Prace Webera były publikowane głównie w Deutsches Archiv für die Physiologie i Meckel’s Archiv für Anatomie i Physiologie (1820-1828), Müller’s Archiv für Anatomie, Physiologie und wissenschaftliche medizin (1835-1846) oraz Berichte über die Verhandlungen der K. Sächsichen Gesellschaft der Wissenschaften zu Leipzig (1846-1850). Dysertacje napisane pod jego kierunkiem zostały zebrane w Annotationes anatomicae et physiologicae (Programata collecta), 2 fasc. (Leip-zing, 1827-1834, 1836-1848), obaj trzcina. (1851) z fasc. 3, zawierający kilka jego własnych ważnych prac.
II. Literatura drugiego planu. C. Ludwig, Rede zum Gedächtniss an Ernst Heinrich Weber (Leipzig, 1878), docenia osiągnięcia naukowe Webera. Dość szczegółowa relacja w języku angielskim to P. M. Dawson, „The Life and Work of Ernest Heinrich Weber”, w Phi Beta Pi Quarterly, 25 (1928), 86-116. Ze względu na znaczenie i wpływ jego pracy, prace na temat Webera są raczej rzadkie. Patrz także Ursula Bueck-Rich, Ernst Heinrich Weber (1795-1878) und der Anfang einer Physiologie der Hautsinne (inaug. praca doktorska, Zurych. 1970); H. E. Hoff, „The History of Vagal Inhibition”, w Bulletin of the History of Medicine, 8 (1940), 461-496; P. Hoffmann, „Ernst Heinrich Weber’s Annotationes anatomicae et physiologicae”, w Medizinische Klinik, 30 (1934), 1250. Wiele odniesień do prac Webera na temat fizjologii zmysłów można znaleźć w E. G. Boring, A History of Experimental Psychology, 2nd ed. (New York, 1950); i Sensation and Perception in the History of Experimental Psychology New York, 1942).
Vladislav Kruta
.