Leonardo da Vinci a légzőrendszerről

Dr. Harkányi István
biológia, anatómia, fiziológia, légzés, Leonardo da Vinci
szóelválasztás

Leonardo gondolatai – általában az élettan számos kérdésével kapcsolatban – abból az igyekezetéből fakad­tak, hogy ne elégedjék meg a csak egyszerű, hiányos és gyakran elégtelen megfigyelések, kísérletek tapasztala­taival.

A légzés élettanára vonatkozó megjegyzéseit részben a saját légzésének megfigyelésére alapította, részben az ember és egyes állatok légzőrendszerének elhelyezkedésé­ből, felépítéséből indult ki. Mindenhez segítségül vette rendkívüli mechanikai ismereteit. Magától értetődik, hogy amint szinte valamennyi biológiai tanulmányában, ezek­ben sem hiányoznak téves megállapítások a helyesek mel­lett. Sajnos, nagyon sokszor lehetetlen megállapítani az ugyanazzal a témával kapcsolatos feljegyzések kronológiai sorrendjét; ezért a feljegyzések kutatói úgy vélik*, hogy elsősorban a helyes megállapításokkal érdemes fog­lalkozni.

  • * Bottazzi, F.: Sapere. Vol. XVII. 397–400. p., 1938. Bottazzi, E: Leonardo scienziato. (szerk.: L. Donatelli; Napoli. Giannini kiadó, 1986. (237–247. p.).

A kutatások terve

A légzőrendszer mechanikai műkö­désének tanulmányozásához Leonardo pontos kísérleti ter­vet készített. A következő kérdéseket tette fel magának, mint tisztázandókat: Mit kell felkutatni a tüdők helyzetével kapcsolatban? Milyen a lebenyek alakja a mellüregben? Melyik oldalról távolodik el jobban a tüdő ürege falától, amikor összeesik és melyik oldalhoz közeledik, amikor ki­tágul? Milyen a tüdő alakja: vajon megegyezik-e tökélete­sen az ürege terével, vagy sem? Vajon a tüdő mozgása a diaphragmától származik-e, vagy sem? Vajon a diaphrag­ma oldalsó izomrészei okozzák-e a tüdő, a gyomor és a be­lek mozgását? A nyaki idegek emelik-e fel elöl a bordákat akaratlagos mozgással? Ezt teszik egyes állatok az elfáradt diaphragma légzési munkájának csökkentésére. Ilyenkor a tüdő inkább növekszik felfelé, mint lefelé. Hogyhogy a vál­lak felemelése nem mindig készteti a tüdőt a levegő beszí­vására és a diaphragma sem fokozza mindenkor a belek ki­ürítő tevékenységét? Hogy van az, hogy a tüdő levegőtlen állapotában sem marad el a belek kiürítő működése? Vajon kerül-e időnként valamelyes levegő a tüdő és a mellkas fala közé vagy sem?

A kutatási tervhez tartozik még az alábbi megjegyzés:

Fújd fel a disznó tüdejét és figyeld meg, tágul-e az széltében és lemarad-e hosszában?

Ezt a kísérletet Leonardo elvégezte és megállapította:

…levegővel való feltöltés­kor a tüdő kiterjedése oldalsó irányú és nem hosszirányú, mint ahogy az látható egy állat – a disznó – tüdejének fel­fújásakor. (1. ábra.)

1. ábra.

A növekedés Leonardónak csak oldalirányúnak látszhatott természetesen, minthogy nem a mellkasüregbe zárt tüdőt vizsgálta és így nem volt a rekeszizom hatása alatt. Ugyanez a tévedés másutt is megtalálható, vagyis az, hogy a tüdő oldalirányban növek­szik és nem hosszirányban. Találtunk hasonló helytelen következtetést többször is más feljegyzések között. Így pl. ilyesmit:

…a levegő az összeesett tüdő és a bordák közé kerül, melyek körülveszik…” és ez a „levegő a tüdő tágu­lásakor lefelé távozik, a tüdő és a diphragma közé és fújja ezt lefelé….

A disznó mellett Leonardo végzett megfi­gyeléseket a kutya és az ökör légzésén is, de minden való­színűség szerint a trachea, a bronchusok, a tüdők testből való eltávolítása után, vagy a halott állaton nyitott mellkas mellett (2. ábra.).

2. ábra.
Royal Collection Trust / © HM Queen Elizabeth II 2017

A reziduális levegő és a légzésvolumen. Leonardo megfigyelte, hogy a levegő sohasem ürül ki teljesen a tü­dőkből, valamennyi mindenkor visszamarad. Ezt a levegő­mennyiséget maradék levegőneknevezi, amit napjainkban reziduális levegőnek mondunk. Meghatározása pontosan így hangzik:

A tüdőben mindig van valamennyi levegő azonkívül, amit beszívott, ami a felfújódáshoz szükséges.

Tehát a kilégzés végén!

És amikor újra felfrissült tiszta levegővel nekifeszül a mellkas bordáinak. A természet al­kotta ezt az erőt, hogy a bordákhoz tudjon feszülni és nem a lágyrészekhez, melyekben a tüdő végződik…. és ha egy na­gyobb sóhajtás történik, az a lágy tüdőszövet ne pukkadjon ki és ne haljon meg…

A lágyrész, amit Leonardo említ, bizonyára az a szerózus hártya, amit pulmonális pleurának nevezünk és amely valójában „lezárja”, befejezi a tüdőszöve­tet, azt határolja, majd folytatódik a fali pleurában.

A légzés akaratlagosan történik.

Egyetlen más emberi szervet sem lehet akaratlagosan annyira leállítani, mint a tü­dőt. Mint pl. a szívet, ami magától végzi munkáját, vagy a gyomrot és ugyancsak a belet, mely vele kapcsolatban van, valamint a májat, a lépet, a heréket a hólyagot és a többi szervet.

E sorokból látható, amint Leonardo megkülönböz­teti azokat a szerveket, melyek az akarattól függetlenül – szerinte ezek az alsóbbrendű szervek –, azoktól, melyek akaratlagos impulzus hatására működnek. Ha a tüdő alsóbb­rendű szerv lenne – hiszen a ma vegetatívnak nevezett fel­adata a gázcsere az oxigén és a széndioxid között, valamint a vízgőzök eltávolítása –, akkor érvényes Leonardo megálla­pítása, miszerint működését akaratlagosan lehet leállítani: vagyis tágulását és összeesését; ez pedig nem önmagától tör­ténik, hanem attól, hogy volumenváltozása passzív befolyás következménye, a légzőizmok tevékenysége által. Az ő osztá­lyozása alapján ennélfogva: „az emberi test magasabb rendű szerkezetei közé kell sorolni”.

A mellkas tágító izmai
Az interkosztális izmok és ideg­ek

Leonardo figyelme elsősorban a légzőizmok funkciójára irányul.

És nem csupán az interkosztális izmokra és a diaphragmára, hanem a többire is, melyek a csontrendszer más területein tapad­nak (gerincoszlop) és a bordákon rögzítettek. A mellkas tágulását eredményező izmok nagy erejét az alábbiakkal jellemzi:

A mellkas igen nagy erővel hozza létre a tágulást és az összeesést, miközben levegővel telíti magát. Ha pl. a padlón egy ember ha­son fekszik és egy másik ember rálép a hátára, miközben a fekvő ember teleszívja magát levegővel, akkora mellkas képes felemelni a rajta állót a has emelkedésével. Ha valamilyen akadály miatt netán a mellkas nem tudna felemelkedni, akkor derül majd ki: mozog-e vajjon a diaphragma fel és, le s biztosítja-e, így a légzési tevékenységet?

Azt követően, hogy kifejtette vitatható vélemé­nyét az alsó bordák porcos végének funkcionális jelentőségéről, megállapítja az alsó bordák eltérő mozgási kitérését a felsőkéhez viszonyítva.

Az alsó bordák mozgása felfelé nagyobb, mint a felsőké. Ugyanis minden bordaközben működnek izmok, ame­lyek összehúzódnak és ellazulnak; de a bordák alul ki tudnak tér­ni helyükről. Viszont az első borda lényegében mozdulatlan (he­lyes megállapítás). A második kisebb fokban tud kitérni, a harmadik szintén lemarad még s így fokozatosan alakul ki az elté­rés az alsó bordákhoz viszonyítva.

Megállapítja, hogy a bordákat egymáshoz kötik az inter­kosztális izmok és a „mezopleurák”.

[A mezopleurák] azok az idegek, melyek egybekötik a bordákat. Nemcsak rögzítik őket és megakadályozzák, hogy kitáguljanak, de lehetetlenné teszik a transzverzális mozgásokat is.

Leonardo nem mindig érti ugyan­azt a mezopleura kifejezés alatt. E helyen, így látszik, az inter­kosztális ligamentumokra gondol, de előfordul másutt ez az elne­vezés az interkosztális izmokra vonatkozóan. Ily módon tehát a rögzített bordák nemcsak képtelenek önállóan mozogni (transz­verzálisan), hanem éppen a mellkas válik képessé teljes egészé­ben kitágulni és összehúzódni.

Leonardo csak a motoros (kinetikus) funkciót ismerte, a tónusfokozó funkciót nem. Nem találhatta ki, mennyire lényeges az interkosztális izmoknak ez a tulajdonsága, igen fontos feladata, mely szabályozza az interkosztális rések tónusát, amellyel a bordaközök behúzódását előzi meg. Vagyis, amikor a belégzés kezdetével a mellkasi ne­gatív nyomás növekszik! Azt azonban megfigyelte, hogy a „mezopleurák” megakadályozzák a bordaközök (és nem a bordák) „dilatációját”, tehát a kiboltosulását. (3. ábra.) Leonardo elkülöníti az interkosztálisoktól azokat az izmokat, melyek a bordafalon tapadnak, amelyek közül egyesek felemelik a mellkast in toto, mások pedig kitágítják. Nagyon szerencsés a „belső” (kilégző) és a „külső” (belégző) interkosztális izmok funkciójának meghatározá­sa. Ez több helyen is megismétlődik. Eléggé eltérő megfogalmazásban ugyan, de a legvilágosabban és egyértelműb­ben az alábbiakban:

3. ábra.
Royal Collection Trust / © HM Queen Elizabeth II 2017

A mellkas bordái között elhelyezkedő izmok szálai a bordázat belső részén helyezkednek el, az »a–b« ferdébben, csupán csak a bordák összezárása céljából a tüdő körül, hogy kiűzzék belőle az összegyűjtött levegőjét; és a többi hasonló izomszál a bordákon kívül helyezkedik el, ellenkező ferdében – a belső szálakhoz viszonyítva – irányukat tekintve »c–d«-ben – hogy kitágítsák a már beszűkült, beszűkített bordákat, hogy lehetővé tegyék a tüdő számára az új levegő beszívását. És ezekben a bordák között kialakuló résekben helyezkednek el a mozgató idegek, amelyek mozgatják az izmo­kat – az infra- és interpozicionálisokat – az említett bordák összehúzására és kitágítására. És ezen bordák kö­zött helyezkednek el a vénák és az artériák, közrefogva az idegeket.

A szálak bizonyára az izomkötegek rostjai. Az a–b és c–d betűkkel jelölt irányok láthatók is a nehezen olvasható, ábrát kísérő szövegen. Ezek egymást keresztező, ferde irányban haladó egyenesek. Érdekes a most idézett szöveg abból a szempontból is, hogy egyértelmű hivatkozást tartalmaz az interkosztális idegekről: Leonardo jól látta, hogy az erek közrefogják az ideget. (3–4. ábra.

A diaphragma

Tanulmányai során Leonardo különleges figyelmet fordított a rekeszizomra és nagyon behatóan töprengett funkciójáról. Leírása szerint a rekeszizom alakjára nézve hasonlít egy igen vastag és igen mélyen homorí­tott kanálhoz. Másutt nagyon vastag, hártyás idegnek írja le, melyet izmok vesznek körül. A régiek gyakran összecserélték az idegeket és az izmokat. Leonardo itt a rekeszi­zom középső, tendineális részére utal, amikor idegnek, nevezi. Feljegyzi, miszerint a diaphragmát sűrű membrán fedi – az abdominális peritoneum – ami nagyon sűrű, fi­nom nyílásokból alakul ki és amelyeket egy kemény hártya burkol – a pleura diaphragmatica – és a bordák. (4. ábra.)

4. ábra.
Royal Collection Trust / © HM Queen Elizabeth II 2017

A rekeszizom funkciójával kapcsolatban Leonardo négy fel­adatot fogalmazott meg:

…az első, amitől a tüdő tágulni kezd, hogy beszívja a levegőt.

Ennél a megjegyzésnél hangsúlyozza, hogy a tüdő tágulása passzív, más szóval a tágulás következménye a levegő beáramlása.

…a második, hogy lenyomja az általa fe­dett gyomrot s ezáltal kiszorítja belőle az emésztett ételt a belek­be. Harmadik feladata, hogy segítse és szorítsa a beleket, melyek a »mirac«-kal együtt kinyomják a belekből a felesleges tartal­mat.

A mirac a hasfali izomzat.* A témával kapcsolatos feljegy­zések jelzik, hogy Leonardo nem tulajdonított motoros tevékeny­séget a gyomornak és a gyomor kiürülését passzív működésnek vélte. Ebben, tudjuk, tévedett. Viszont a rekeszizom működése valóban hozzájárul, a mirac segítségével a belek kiürüléséhez. Negyedik feladatként tulajdonképpen teljesen felesleges előírást állapított meg, amennyiben elkülöníti a „spirituális és a naturális tagokat”. Ez a feladat lényegében csak morfológiai jelentőségű, mindössze elkülöníti a mellkasi szerveket a hasüregben lévőktől.

A mellkasi szerveket nevezi spirituálisoknak, mivel a szív és a tü­dő szolgáltatja az élethez szükséges oxigént. A hasi szerveket ez­zel szemben naturálisnak nevezi, bár másutt, többször alsóbb­rendűnek.

  • * A mirach arab eredetű szó, potrohos hasat is jelent. Mirachia = hasbetegég. Már a múlt században is ritkán használták hazai orvosi cikkekben.

Ezúttal csak az első feladattal érdekes foglalkozni, tehát azzal, ami a rekeszizom összehúzódására vonatkozik; ez az összehúzódás, amint Leonardo fogalmazta, a rekeszt visszagörbíti konkávból lapossá.

De amikor a diaphragma ellaposodik… növekszik a mellkasi térség, amely húz­za és kitágítja a tüdőt és arra készteti, hogy telítődjék levegővet. A második jelenség abból adódik, hogy az összehúzódása által kiegyenesedik és ellaposodik a görbü­lete. Ekkor jobban feszül és erősebb, mint amikor meggörbült és laza volt.

A fentiekből pontosan lehet következtet­ni Leonardo koncepciójára. Szerinte nem jönne létre a belégzés effektusa (tehát a rekeszizom összehúzódása és ellazulása következtében), ha a mellkasi kalitka alsó pólu­sa nem lenne rögzített az extrinszek izmok kontrakciója révén. Erre a kényszerűségre Leonardo ismételten visszatér és ábrákkal, mechanikai magyarázatókkal bizonyítja ezt a jelenséget. Szerinte a rekeszizom ellazulása, meggörbülé­se azt követően, hogy az összehúzódás folytán ellaposodott, attól függ, hogy mekkora nyomást fejtenek ki alulról a gyomor és a belek; vagyis, amikor a hasizmok húzódnak össze. (5. ábra.)

5. ábra.

A c–d izmok azok, melyek összehúzódva szorítják és felemelik a beleket, felfelé nyomják a rekeszizmot és ki­hajtják a tüdő szélét. Majd pedig, amikor ellazulnak ezek az izmok, a belek visszahúzódnak és magukkal húzzák a diaphragmát s vele a tüdőt is.

A most kiemelt idézetekből arra lehetne kövekeztetni, hogy a rekeszizom csak egy egyszerű membrán, egy tehe­tetlen hártya, amely passzívan felemelkedik és visszahajol, amint felváltva irányítja a mirac: most ellazulni, most húzózkodni vezényszóra! – Feltehető, hogy Leonardo ezeket a sorokat előbb írta, mint azon – valószínűen későbbieket, – amelyekben egyértelműen hivatkozik a rekeszizmot alkotó nyalábokra, világosabban: a centrum tendi­neumra és a körülötte lévő izomnyalábokra. Leonardo, már ismételten utaltunk rá, ahol lehetett nagyon ügyesen kísérletezett. Érthető, hogy az élettan területén vajmi ke­vés lehetősége nyílott a kísérletezésre. Sokkal kevesebb, mint az emberi test boncolására és az anatómiai megfigye­lésekre. Az akaratlanul is elkövetett hibák, tévedések bizo­nyítják, mennyire nem pótolhatja a biológia területén logikus gondolkodásmód a kísérletezést, az óvatos, gyakorlati próba alkalmazását.

Leonardo lényeges és helyes, időtálló észrevételekkel gaz­dagította a légzés mechanikáját, fiziológiáját. Elkülönítette a lég­zési levegőt (légzésvolumen) a reziduális levegőtől; pontosan meghatározta a tüdő fizikai konzisztenciáját. Megismertette a pleurát és megmagyarázta, miszerint a tüdő tágulása és összeesé­se passzív jelenség, a mellkasi izomzat működésének következ­ménye. Állította, hogy a mellkasi izmok közül egyesek rögzítik a felső bordákat, mások tágítják a mellkast, megint mások fele­melik a mellkast in toto. Elsőként állapította meg, hogy a belső interkosztális izmok kilégző-, a külsők pedig belégző feladatot látnak el. Megfigyelte a mezopleurák mechanikus ellenállását és fontosságukat, továbbá a felső és az alsó bordák mozgásának elté­rő mértékét. Pontosan leírta a rekeszizom tendinózus centrumát és izomzatát és mesterien megfogalmazta ennek funkcióját a be­légzés folyamatában.

Befejezésül a fordító elnézést kér az olvasótól szöve­gének helyenként nehézkes érthetőségéért. A leonardói eredeti, kevert, latin–olasz nyelvezet már eleve nehézkes és nagyon nehéz világos, magyaros, jól érthető szövegre fordítani.

Forrás

Orvosi Hetilap 130 (1989) 30. 1614–19. p.