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Circolazione e Respirazione: la Circolazione del Sangue (2/6)

Descrizione

Introduzione

Beh, eccoci qua, benvenuti a Reinventore, da Beniamino, questo è il secondo video di una serie sulla circolazione e respirazione. Oggi ripercorriamo la scoperta della circolazione del sangue, avvenuta all'inizio del Seicento, e sarà un po' come scoprirla noi.

Il protagonista è William Harvey, medico-scienziato inglese, che studia a Padova e, tornato in patria, annuncia le sue scoperte.

Importante, non solo di sfondo, è Padova-Venezia, capitale scientifica del tempo, con il disegno e il metodo scientifico.

Protagonista è anche il cuore, con tutti i tubi collegati, che Harvey paragonerà a una pompa. Dal cuore cominciamo.

 

Il cuore - struttura e funzionamento prima di Harvey

Cosa si sapeva nel 1600 sul cuore? Si sapeva abbastanza bene come era fatto, ma non s'era capito per niente come funzionava. E com'è fatto il cuore? È abbastanza facile, oggi come nel Seicento e in tempi più antichi, andare dal macellaio e farsi dare il cuore di un animale. A me capita ogni tanto di trovare il cuoricino della gallina dopo aver fatto il brodo, o nel pollo arrosto. Uccelli, quindi. Dal macellaio ci si può far dare il cuore di un mammifero, un maiale, un manzo, una pecora. Ci sono differenze di dimensione, tra tutti questi cuori, ma si somigliano abbastanza. Fanno comunque una certa impressione. Accontentiamoci di un disegno: è fatto così.

Il cuore sembra un bulbo da cui escono verso l'alto tanti tubi. Otto in tutto, ma i tubi grossi si ramificano subito, e quindi diciamo almeno dodici. È complicato.

[disegno cuore interno, schematico, nomi dei diversi tubi] Se tagliamo il cuore, possiamo distinguere quattro camere. Le due camerette piccole sono detti atri, l'atrio sinistro e l'atrio destro. Le due camere più grandi i ventricoli. Ventricolo sinistro e ventricolo destro. Le due camere di destra sono divise con una parete dalle due parti di sinistra. Atri e ventricoli sono invece collegati da piccole aperture. Nel disegno schematico, possiamo disegnare i tubi che escono dai ventricoli verso il basso, per chiarezza.

[disegno piede, vene sopra e arterie sotto] Se seguiamo come i diversi tubi si ramificano dal cuore in tutto il corpo, il sistema ci si presenta come “raddoppiato”. Ci sono dei tubi più profondi e dei tubi più superficiali. Esaminando i cadaveri, si trovava sangue nei tubi superficiali, mentre non lo si trovava nei tubi profondi. Da qui l'errata conclusione che le vene portassero il sangue, mentre le arterie portassero aria. Il nome stesso “arteria” fa riferimento all'aria.

E quindi, l'interpretazione antica, provvisoria, con molti punti aperti, era che c'è un sistema di tubi che porta il sangue a tutto il corpo, un sistema di tubi che porta l'aria. Il cuore è il luogo dove sangue e aria si incontrano. L'aria serve a raffreddare il sangue. Il cuore così è un po' come una stufa, con camini per l'aria che esce e altri tubi per l'aria che entra. Ci sono molti punti di domanda, come funziona, non si capisce. I medici in guerra, e i macellai, vedono il sangue uscire anche dalle arterie. Ma non riescono a conciliare l'osservazione con il quadro generale. Queste sono grossomodo le conoscenze sul cuore quando il giovane William Harvey arriva a Padova a completare gli studi in medicina.

 

Excursus su Padova

All'inizio del Seicento Padova è da più di mezzo secolo la capitale scientifica del mondo. I medici da tutta Europa vengono a studiare a Padova. È il periodo d'oro dell'anatomia. Una data importante è il 1543, quando Vesalio pubblica “la fabbrica del corpo umano”, un grande libro di anatomia (più di ottocento pagine) con illustrazioni della bottega del pittore veneziano Tiziano. Realdo Colombo progetta un'opera con Michelangelo. Casseri con un allievo di Tintoretto. Così per dare un'idea.

C'è quindi un intreccio tra l'Università a Padova, le scoperte mediche e scientifiche, e anche le lezioni, con la fiorente industria della stampa a Venezia e le botteghe dei pittori. Padova e Venezia sono collegate per via fluviale, con il canale Piovego, e poi il Naviglio del Brenta, con le ville venete sorte in questo periodo, fino ad arrivare nella Laguna di Venezia. Era una specie di autostrada dell'epoca, con un grande traffico di merci e di persone. Percorsa molte volte da tra fine cinquecento e inizio seicento anche da Galileo, che a Padova insegnava e faceva le scoperte col cannocchiale, mentre a Venezia aveva la famiglia. Metodo sperimentale, astronomia, medicina. La capitale scientifica del tempo.

A Padova si praticano tante dissezioni, molte più che nel resto del mondo. Per questo vengono tutti a studiare lì, e le diverse università si modellano su quella di Padova, poi aggiungono qualcosa. Alla fine del Cinquecento il medico Fabrici d'Acquapendente fonda il Teatro Anatomico (stabile) che si può visitare ancora oggi. Questo medico è importante, sarà il maestro di Harvey. Il teatro anatomico è il luogo dove tutti possono osservare l'anatomia del corpo umano, discuterne, e le scoperte si susseguono, accompagnate dalle incisioni dei pittori, dalla stampa dei libri.

Non solo libroni in edizioni raffinate e costose, ma anche quadri o tele da appendere in classe, e edizioni economiche per gli studenti. Spesso anche libri cosiddetti pop-up, o flap-book, con gli strati uno sopra l'altro. Sono modi didattici utili per capire, per ordinare le conoscenze, per memorizzare.

Questo periodo d'oro è valorizzato tra Padova e Venezia, luoghi che meritano una visita, una gita. Il Teatro Anatomico presso il Bo e i musei universitari. Il Musme, museo di storia della medicina, con cui collaboriamo. Una visita a Padova, quando si potrà, e una navigazione fino a Venezia.

 

Fabrici e le valvole nelle vene

Una figura molto importante della Padova del tempo è il medico Fabrici d'Acquapendente, amico di Galileo, maestro di Harvey, un allievo che supererà il maestro, come deve essere, ma che sempre lo riterrà sua guida, come deve essere. Tra le scoperte di Fabrici, le valvole delle vene. Vediamo dunque come funziona una valvola, con esperimenti con materiali semplici.

  • Esperimento palloncino e pallina. [gonfio] il primo esperimento è con un palloncino in cui ho messo dentro una pallina. [faccio girare la pallina]. Apro il collo del palloncino, ma l’aria non esce [capovolgo] l’aria non esce, la pallina fa da tappo, anche all’insù. è la pressione dell’aria nel palloncino che la spinge. [sposto leggermente la pallina] sposto leggermente la pallina, l’aria esce ma quando tolgo il disturbo la pallina torna a fare da tappo.
  • è lo stesso con la valvola della gomma della bicicletta. [zoom sul pernetto]. è proprio la stessa cosa, la gomma al posto del palloncino e il tappino al posto della pallina. La pressione dell’aria dentro tiene tappata la gomma. Da dentro l’aria non esce, ma da fuori l’aria se la pompo dentro può entrare, spinge un po’ il tappino che poi si richiude.
  • E ancora: posso fare una valvola con un tappo bucato e un post-it. [soffio e gonfio la bottiglia]. la pressione dentro, quella che tiene chiusa la valvola, può far saltare il tappo. Oppure no.

[Disegno valvola alla lavagna] Facciamo ora un disegno. Il pezzetto di post-it è una semplice valvola. Vedendo la conformazione, si capisce che il fluido può scorrere in questo senso, ma non può scorrere in quest’altro.

Fabrici d’Acquapendente è l’anatomista che scopre che nelle vene ci sono tante valvoline, con una struttura a nido di rondine. Vediamo alcune delle incisioni del suo libro. Nelle vene della gamba, del braccio, valvoline dappertutto. Nelle vene ma non nelle arterie.

Grande scoperta, dissezioni anatomiche, pittori che ne fanno incisioni, e anche “pitture colorate” ad olio che vengono appese nelle aule, lezioni. William Harvey arriva da studente in questo momento. Fabrici interpreta le valvole come delle “porticine”, nel sistema di idee per cui il sangue nelle vene è diretto verso il corpo. Ossia per lui servono a frenare un po’ il sangue, che non vada troppo in fretta.

 

William Harvey capisce cose

Harvey ascolta tutto ciò e pensa, no no no. Le valvole son messe così, vuol dire che nelle vene il sangue scorre per di qua. Va verso il cuore. Non si allontana dal cuore, se va così le valvole si tappano. E anche nel cuore ci sono valvole. per Harvey le valvole diventano l’indizio per risolvere il puzzle, quel groviglio di tubi che è il cuore.

Esperimento siringa. Vediamo come una siringa con due valvole può diventare una pompa. Quando la siringa risucchia, il liquido può salire da qui, ma non da qui. E quando la siringa pompa, il liquido può scorrere per di qui, ma non per di qui. Cos’è dunque una pompa? una siringa con due valvole.

Questo esperimento è stato proposto in “Vital Circuits” (1993), il biomeccanico e divulgatore Steven Vogel, usando il “kitchen baster”, l’irroratore per arrosti molto comune nelle cucine americane.

Ma Harvey stesso usa questa analogia! Quando torna in Inghilterra, si sposa, comincia a fare il medico e ricercatore, e riceve l’incarico di tenere delle conferenze molto importanti (Lumleian Lectures, 1616). Subito, parla del cuore.

Dalla struttura del cuore è chiaro che il sangue è perpetuamente trasferito dai polmoni nell’aorta come con le due valvole di una pompa per sollevare l’acqua.

[pompa gialla e ascoltare il battito del cuore]. Vediamo dunque che questa analogia, così utile per la didattica, proposta da un grande insegnante moderno, era stata proposta secoli prima proprio dal medico e insegnante che fece la scoperta! Il cuore è una pompa. [mostro pompa gialla]. O meglio due pompe. [Nomi delle valvole sul disegno del cuore]. La valvola aortica e la valvola mitrale nel ventricolo sinistro. La valvola polmonare e la valvola tricuspide nel ventricolo destro.

Due pompe [siringhe]. Il cuore sinistro è una pompa, il cuore destro un’altra pompa [due siringhe sul disegno del cuore]. Il battito del cuore è quando si stringono, per pompare il sangue. Si stringono entrambe nello stesso momento. [facciamo andare le siringhe contemporaneamente]. Il battito è quando il cuore si stringe, e pompa il sangue nelle arterie. In quel momento l'ìngresso dalla parte delle vene è tappato. Poi il cuore si rilassa e il sangue entra dalle vene. Si può ascoltare il battito con un semplice tubo [si ascolta il battito col tubo].

Il cuore sono due pompe vicine, allora. O meglio, quattro pompe. Perché i ventricoli sono delle pompe, anche gli atri sono delle piccole pompe. Anch'esse si comprimono poco prima della compressione dei ventricoli, e permettono di raggiungere una maggiore pressione.

 

Schema circolazione, piccola e grande

Dodici anni dopo, nel 1628, Harvey pubblica il libro dove espone la circolazione del sangue. è un libricino breve, poche illustrazioni, resoconti di esperimenti. Seguiamo il suo schema, valido ancora oggi.

[sul tavolo le due siringhe e i vasi] Il cuore si rilassa, arriva il sangue dai polmoni (nel cuore sinistro, ci sono quattro vene polmonari) e dal corpo (nel cuore destro, due vene cave). E poi il cuore si stringe, batte, pompa. Dal cuore sinistro, per l'aorta con le sue ramificazioni, a tutto il corpo. Dal cuore destro, per l'arteria polmonare che subito si ramifica, ai polmoni.

Cosa vuol dire che il sangue va a tutto il corpo? Che l'aorta si ramifica in altre arterie e si ramifica ancora e ancora, in arterie sempre più numerose e sempre più sottili, invisibili a occhio umano, che raggiungono ogni parte del corpo. Harvey non li vede questi tubi piccolissimi, li vedrà Malpighi che incontreremo nel prossimo video, col microscopio, e li chiamerà capillari. Ma Harvey comunque capisce che ci sono e come funzionano. I capillari sono il collegamento tra arterie e vene. Lungo le quali il sangue torna al cuore. Lo stesso succede nei polmoni, l'arteria polmonare si ramifica in arterie sempre più numerose e più sottili, fino a diventare invisibili, i capillari, e il sangue che va a un certo punto diventa sangue che torna, i capillari a poco a poco si ricongiungono, diventano vene, sempre più grosse e meno numerose, fino alle vene polmonari che arrivano al cuore.

La piccola circolazione cuore-polmoni-cuore. La grande circolazione, cuore-corpo-cuore.

 

Per riassumere, "In Circulation" di David Macaulay

Il ruolo del disegno: c'è il disegno anatomico, e c'è il disegno schematico molto "da scuola" con i colori rosso e blu.

David Macaulay è un grande disegnatore-insegnante. Nei suoi libri c'è la storia ("cattedrale", "castello", "roma antica"...), e c'è la scienza degli oggetti di uso quotidiano ("come funzionano le cose"). Molto "reinventore" dunque. Ha scritto un libro sul corpo umano, “The Way We Work” (2008), e i suoi disegni funzionano molto bene a scuola, quando li si propone agli studenti da ricopiare. Il suo disegno “in circolo” unisce bene tutti gli aspetti: il disegno anatomico come il disegno schematico in rosso e blu. Riprende l'immagine funzionale del cuore di una pompa (pompe e servopompe) e lo schema dei tubi con le frecce per la circolazione.

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