В литературе имеются указания, что больным перед операцией наносился сильный удар по голове, достаточный для того, чтобы вызвать потерю сознания. С этой целью приглашались специалисты, которым было известно, в какое место и с какой силой надо ударить больного, чтобы он потерял сознание, но не умер. Изобретательность врачей на этом не заканчивалась. В XIII веке рекомендовалось давать больным перед операцией ушную серу собаки, смешанную с дегтем. Находились врачи, убежденные, что такое снадобье вызывает сон. В Средние века нередко применялся алкогольный наркоз, но церковь считала его «безнравственным», и к нему прибегали в основном цирюльники и костоправы.
Хирурги не могли делать сколько-нибудь значительные операции, поскольку они требовали обезболивания или хотя бы оглушения больного, в противном случае больные умирали от болевого шока. Однако к началу XIX века медицина не знала ни одного действенного средства против боли. Перед лицом боли наука была бессильна. В лучшем случае врачи назначали опий, но когда дело касалось хирургических операций, они опускали руки, предпочитая положиться на «божью волю», которая, увы, не приносила больному облегчения.
В начале XX в. французский хирург Вардроп начал применять для целей обезболивания обильные кровопускания. Одной женщине, которой необходимо было удалить опухоль лобных костей, он рискнул выпустить около литра крови. Наступило обморочное состояние, воспользовавшись которым предприимчивый медик произвел операцию. Свои наблюдения он подтвердил на раненых при Ватерлоо и пришел к выводу, что солдаты, потерявшие много крови, легче переносят оперативное вмешательство и быстрее выздоравливают. То же самое показал главный хирург армии Наполеона барон Корвизар, но уже при обморожениях.
В течение многих веков предлагались и отвергались самые различные наркотизирующие вещества. Они входили в моду и отбрасывались, снова извлекались из архивов и снова признавались непригодными. Но поиски настоящего обезболивающего средства заставляли людей искать все новые оглушающие, успокаивающие и усыпляющие вещества. Осталось неизвестно, входили ли в смеси, изготовляемые средневековыми врачами, помимо опия, мандрагоры, болиголова, белены, индийской конопли, цикуты и спирта, еще какие-нибудь болеутоляющие или усыпляющие вещества. В XV веке был известен «напиток проклятия», содержащий скополамин. Им оглушали перед казнью преступников.
В 1540 году Парацельс говорил о снотворном действии «сладкого купороса», как тогда называли серный эфир. И уже в конце XVIII века вдыхание паров эфира применялось для облегчения болей при туберкулезе и кишечных коликах.
Первые попытки применения общего наркоза связаны с экспериментами двадцатилетнего Дэви. В апреле 1799 года известный английский химик и физик Хемфри Дэви, не получивший университетского образования, открыл действие закиси азота на организм. Саму же закись азота открыл английский священник, химик и философ, член Лондонского Королевского общества (с 1767 г.) Джозеф Пристли (Priestley), родившийся 13 марта 1733 года в семье ткача близ Лидса.
Вначале Дэви произвел опыты на себе, затем на кошке и обнаружил совершенно удивительное действие этого газа. «Веселящий газ» (так назвал закись азота Дэви) вызывает у человека опьяняющее действие, «веселое» настроение и в то же время притупляет болевую чувствительность. Сам Дэви, страдавший от зубной боли (у него прорезался зуб мудрости), вдыхал закись азота и убедился, что она способна уничтожить чувство боли. Так впервые в науке было открыто анестезирующее свойство закиси азота, используемое и в наше время в медицине.
О своем открытие Дэви сообщим в январе 1800 года в капитальном труде. Но научный мир не обратил внимания на его слова. «Быть может, — подумал Дэви, — веселящий газ следует испробовать при хирургических операциях, сопровождающихся лишь небольшими кровотечениями». Он и не думал о возможности использования свойства этого газа в хирургии, хотя и был некоторое время учеником хирурга.
Как это часто бывает с судьбой нового открытия, его значение не первых порах было сильно преувеличено. С необычной быстротой сначала в Бристоле, затем в Лондоне и дальше по Европе разнеслась весть об удивительных экспериментах молодого химика из Клифтона: вдыхая закись азота, человек становился веселым. В Клифтон началось паломничество, все хотели на себе испытать действие чудесного газа. Популярность двадцатидвухлетнего Дэви возрастала. Имя молодого ученого, нашедшего «жизненный эликсир», поймавшего неуловимую химеру средневековых алхимиков, стало известно не только в Англии, но и на континенте.
В апреле 1828 года английский врач Генри Гикмен обратился к королю Франции Карлу X с предложением испробовать на приговоренных к казни преступниках обезболивающее действие закиси азота. Он утверждал, что опыты на животных показали полную безопасность оглушения веселящим газом. Главный хирург армии Наполеона Ларрей поддержал Гикмена, но Французская Академия наук его отклонила, ссылаясь на вредность веселящего газа, чем на время задержала это революционное открытие.
Благодетельное действие закиси азота игнорировалось вплоть до 1844 года, пока химик Колтон, житель маленького североамериканского городка Хартфорда (штат Коннектикут), на своей публичной лекции не продемонстрировал свойства этого газа. Среди слушателей присутствовал зубной врач Гораций Хорас Уэллс и внимательно следил за действием этого газа. Он обратил внимание, что один слушатель так «развеселился» от вдыхания закиси азота, что разбил себе ногу, не почувствовав при этом ни малейшей боли. Это был удивительный газ, вызывавший не только потерю чувствительности и быстро проходящее опьянение, но и всеобщее веселье очевидцев поведения лиц, «опьяненных газом», выделывавших замысловатые па и бормотавших забавный вздор. Название «веселящий газ» было выбрано точно, и бродячие фокусники, балаганные артисты и странствующие проповедники превосходно использовали его в своих выступлениях на ярмарках и собраниях.
Наблюдая эту картину, Уэллс сразу же вспомнил о своей профессии и о криках пациентов, которым он удалял зубы. Он догадывался о возможности обезболивания посредством вдыхания «веселящего газа». На следующий день он пригласил к себе домой другого зубного врача — доктора Джона Риггса, который удалил зуб у Уэллса, предварительно оглушив его веселящим газом. Это произошло 11 декабря 1844 года. Уэллс не почувствовал боли и говорил только о легком покалывании. Это привело его в восторг: «Начинается эпоха расцвета зубоврачебного дела!» — воскликнул Уэллс. Еще 15 безболезненных операций по удалению зубов окончательно укрепили в нем эту уверенность. Он и предположить не посмел, что это было нечто большее, нежели просто начало новой эры в стоматологии. Он нашел вещество обезболивания, которое тщетно искали все народы земли в течение многих столетий.
Дантист Уэллс переехал в Бостон и принялся активно пропагандировать свое открытие, в частности, сообщил новые факты обезболивания медицинскому факультету. В Бостоне он встретился со своим прежним компаньоном дантистом Мортоном и доктором Чарльзом Джексоном и сообщил им историю своих опытов. Информация не прошла мимо ушей этих медиков, она еще выстрелит. Но пока на сцене действует один Уэллс, которого вскоре крупный бостонский хирург Уоррен пригласил в медицинское общество врачей, чтобы он перед наиболее авторитетными врачами города продемонстрировал эффект обезболивания. Однако последовал сокрушительный провал, так как Уэллс приготовил «веселящий напиток» не в тех пропорциях. Он пользовался мешком Колтона, который давал возможность получить только кратковременное опьянение, но не наркоз. Во время демонстрации наркотизирующих свойств «веселящего газа» пациент, у которого Уэллс удалял зуб, внезапно застонал. Этого оказалось довольно для того, чтобы коллегия бостонских хирургов высмеяла Уэллса.
Открытие Уэллса принесло ему только несчастье и преждевременную смерть. В течение нескольких лет молодой дантист пытался внедрить в медицинскую практику свой наркоз. Не получилось, поскольку вскоре были открыты другие средства обезболивания — эфир и особенно хлороформ, которые оказались более привлекательными. Не выдержав конкурентной борьбы, Уэллс погиб. Заболев тяжелым нервным расстройством, он 24 января 1848 года покончил самоубийством: перерезал бритвой бедренную артерию. На кладбище в Нью-Йорке стоит и теперь памятник с надписью «Гораций Хорас Уэллс, изобретатель анестезии». А на его монументе, воздвигнутом муниципалитетом Гартфорда, высечено: «Гораций Уэллс, открывший обезболивание в 1844 году».
Далее на сцену победоносным маршем вышел эфир и хлороформ, и о закиси азота на время забыли. Но поскольку последний газ менее вреден, то, в конце концов, он нашел широкое применение, правда, лишь в наши дни. При жизни Дэви и Уэллса из всех газов лишь чистый воздух был необходим человеку. Только в 1863 году тот же Колтон, о котором мы говорили вначале, вместе с доктором Смитом в Нью-Гевене (штат Коннектикут), снова стал применять «веселящий газ», и тогда метод распространился по всей Америке, а вскоре проник и в Европу. Распространению этого метода в Европе особенно энергично способствовали французские и английские врачи, применявшие наркоз «веселящим газом» не только для удаления зубов, но и при крупных хирургических операциях, например резекции грудной железы. Английский врач Уилкинсон подверг себя наркозу «веселящим газом», чтобы изучить ощущения человека, о чем написал в 1868 году в солидном английском медицинском журнале «Lancet».
Мортон (1819–1868)
Историки медицины раскопали, что эфир в XVI веке открыл немецкий ученый и врачВалерий Кордано (Валериус Кордус, 1515–1544). Он получил эфир из спирта с помощью серной кислоты. Этот способ получения эфира забыли, он был неизвестен даже такому химику как Шталь. Кордусу было известно действие этого вещества при приеме его внутрь, однако он не подозревал о том, какое благодетельное действие имеет эфир при вдыхании. Это открытие было забыто в течение почти двух столетий, и только в 1729 году эфир был снова открыт в Лондоне немецким химиком Фробеном. С этих пор эфир становится одним из веществ, с которым работали в лабораториях.
Великий английский естествоиспытатель Майкл Фарадей, сын кузнеца, начавший карьеру с переплетчика, обнаружил в 1818 году, что вдыхание паров серного эфира приводит к состоянию аналогичному с усыплением, вызываемым закисью азота. Студенты, занимавшиеся в химических лабораториях, сделали из этого открытия развлечение, они вдыхали время от времени пары серного эфира. После чего покатывались со смеху, когда кто-нибудь, чрезмерно надышавшись, качался как пьяный и говорил несусветную чушь, которую забывал, как только приходил в себя.
Бостонский врач Чарльз Т. Джексон (1805–1880) много занимался химическими опытами. Однажды, надышавшись хлором, он стал искать в своих учебниках средство, которое можно было бы применить как противоядие. Учебники в таких случаях рекомендовали попеременное вдыхания аммиака и эфира. Он так и сделал. Однако на следующее утро горло все еще продолжало болеть. Устроившись удобнее, он обильно смочил носовой платок в эфире и стал вдыхать его пары, сразу же заметив, что боль ушла. Постепенно он пришел к убеждению, что открыл способ, как на некоторое время вызвать нечувствительность к боли. У него не было пациентов, на которых можно было доказать ценность этого открытия, и поэтому информацией пришлось поделиться с дантистом Мортоном.
Уильям Томас Грин Мортон (Morton, W.Th.G.) родился 13 сентября 1819 года в Чарлтоне (штат Массачусетс), в семье фермера-лавочника. В 1842 году он окончил зубоврачебную школу в американском городе Балтимор и поехал на заработки в Бостон. Он не помышлял об обычной практике дантиста и поэтому занялся экспериментами и поисками нового, чем бы можно было завлечь пациентов. Мортону удалось изобрести оригинальный протеза со вставными зубами. Вскоре он отказался от практики дантиста и взялся за изучение медицины, чтобы стать врачом и наконец жениться. Своим учителем он избрал доктора Джексона из Бостона, который был не только видным врачом, но и блестящим химиком. Джексон рассказал Мортону все, что знал об эфире, в частности о том, какую большую пользу приносит кусочек ваты, смоченный в эфире, если положить его на зуб, который хотят пломбировать.
Познакомившись с эфиром, Мортон решил сначала произвести опыты на своих собаках, чтобы проверить, действительно ли эфир так же хорош, как закись азота, или лучше. Однако собак было не так-то легко усыпить. Они только становились беспокойными и начинали кусаться, а как-то одна из них вырвалась и опрокинула бутылку с эфиром. Вытирая пол, Мортон вдруг решил еще раз испробовать на себе действие паров эфира и поднес к носу тряпку, пропитанную эфиром. Некоторое время спустя мать нашла его спящим среди осколков бутылки — эфир сделал свое дело.
Случай с разбившейся бутылкой пошел Мортону впрок. Он оборудовал простейшее приспособление для наркоза, состоящее из непромокаемого мешка. В него наливали эфир, а затем помещали голову подопытной собаки, которую хотели усыпить. Собака быстро засыпала таким крепким сном, что Мортон мог бы ампутировать ей ногу. Он продолжал опыты, старательно храня свою тайну. Только из его мемуаров, изданных после его смерти в 1868 году, стали известны подробности того как он пришел к своему открытию.
Приведем краткую выдержку, может быть, она кому-нибудь окажется полезной: «Я приобрел эфир фирмы Барнетта, взял бутылку с трубкой, заперся в комнате, уселся в операционное кресло и начал вдыхать пары. Эфир оказался настолько крепки, что я чуть было не задохнулся, однако желаемый эффект не наступил. Тогда я намочил носовой платок и поднес его к носу. Я взглянул на часы и вскоре потерял сознание. Очнувшись, я почувствовал себя словно в сказочном мире. Все части тела будто онемели. Я отрекся бы от мира, если бы кто-то пришел в эту минуту и разбудил меня. В следующий момент я верил, что, видимо, умру в этом состоянии, а мир встретит известие об этой моей глупости лишь с ироническим сочувствием. Наконец я почувствовал легкое щекотанье в фаланге третьего пальца, после чего попытался дотронуться до него большим пальцем, но не смог. При второй попытке мне удалось это сделать, но палец казался совершенно онемевшим. Мало-помалу я смог поднять руку и ущипнуть ногу, причем убедился, что почти не чувствую этого. Попытавшись подняться со стула, я вновь упал на него. Лишь постепенно я опять обрел контроль над частями тела, а с ним и полное сознание. Я тотчас же взглянул на часы и обнаружил, что в течение семи-восьми минут был лишен восприимчивости. После этого я бросился в свой рабочий кабинет с криком: «Я нашел, я нашел!»
Это было начало эры наркоза, которое обычно относят к 16 октября 1846 года, когда в главном госпитале в Массачусетсе был прооперирован первый пациент под эфирным наркозом. Операцию производил главный врач госпиталя доктор Джон Уоррен, тот самый, который однажды предоставил Уэллсу возможность продемонстрировать действие закиси азота. Он пригласил Мортона дать наркоз своему пациенту, молодому мужчине, которому предстояла операция по удалению крупной врожденной сосудистой опухоли на горле. Тяжелая операция прошла удачно. Пациент совершенно не чувствовал боли. Закончив операцию, Уоррен обратился к аудитории и сказал: «Господа, это не обман». Так имя Уоррена наряду с именами Мортона и Джексона вошло в историю открытия наркоза. Про Мортона говорили, что он вошел в операционную никому не известным дантистом, а вышел из нее всемирно прославленным ученым.
Первое известие в Европе об открытии эфира было напечатано в «London medical Gazette» 18 декабря 1846 года, и уже через четыре дня в Лондоне была произведена ампутация бедра. Быстро разнеслась благая весть об этом радостном событии по всему цивилизованному миру и в свое время обратила на себя внимание, быть может, даже несколько большее, чем произведенные на нашей памяти открытия туберкулезных бацилл и рентгеновских лучей.
Впоследствии между Джексоном и Мортоном разгорелся нешуточный спор о том, коту принадлежит открытие. Он был разрешен в Парижской Академии наук: каждый из них получил по 2500 франков: один — за открытие, другой — за практическое применение эфира. Последствия борьбы за признание приоритета стали для Джексона трагическими. В 1873 году он сошел с ума и умер через семь лет в каком-то богоугодном заведении. Мортон же долго занимался коммерцией, но умер нищим на нью-йоркской улице 6 апреля 1868 года, в возрасте 49 лет. На памятнике Мортону начертано: «Уильям Томас Грин Мортон, открывший хирургическое обезболивание, предупредивший и уничтоживший боль при операциях. До него хирургия во все времена была мучением, а отныне наука властвует над болью».
Нельзя обойти молчанием тот факт, что за четыре года до официально признанной даты зарождения хирургического наркоза американский врач Кроуфорд Лонг (Long, C.W., 1815–1878) несколько раз применил эфир при операции. Так, 30 марта 1842 года он удалил у больного опухоль на шее, заставив предварительно вдохнуть пары эфира. Больной быстро заснул и не почувствовал боли. Обычно Лонг давал своим больным стакан виски, но на этот раз решил испробовать эфир. Даре применив эфир еще 5–6 раз, Лонг никому не сообщил о новом методе. Он не придал значение своему открытию. Лишь в 1846 году, когда эфирный наркоз был применен Мортоном, который ничего не знал о своих предшественниках, Лонг понял, что фактически честь открытия принадлежит ему. Но, как говорится, поезд ушел.
19 декабря 1846 года известный английский хирург Листон (Liston, 1794–1847), особенно прославившийся как выдающийся специалист по операциям камнесечения в почках, впервые в Великобритании произвел операцию с помощью эфира. Надо сказать, что авторитет Листона в хирургической области был непререкаем. Поселившись в Лондоне с 1817 года, Листон читал лекции по анатомии и хирургии, затем профессорствовал в Эдинбургском университете, а в 1834 году снова вернулся в Лондон для руководства хирургической клиникой. Он печатался в журнале «Lancet», а в 1833 году издал свои «Principes de chirurgie», пользовавшиеся громадным успехом.
В начале 1847 года эфир применяли Мальгень во Франции, Диффенбах в Германии, Шу в Австрии и т. д. Первую в Россие операцию под эфирным наркозом произвел Федор Иванович Иноземцев в Москве. Седьмого февраля 1847 года он вырезал у мещанки Елизаветы Митрофановой пораженную раком грудную железу. Не прошло и недели, как Иноземцев сделал новые операции с применением обезболивания — удалил двум мальчикам камни из мочевого пузыря. Н.И. Пирогов сделал свою первую операцию под наркозом 14 февраля 1847 года. В результате применения эфира «веселящий газ» на время утратил свое значение. Однако после того как серный эфир зарекомендовал себя могучим конкурентом «веселящего газа», у него самого появился грозный соперник — хлороформ.
Осенью 1831 года Либиху удалось из хлорной извести и спирта получить прозрачную жидкость со сладковатым запахом. Это был хлороформ. Юстус Либих родился 12 мая 1803 года. Изучал химию в Боннском, затем в Эрлангенском университетах (1819–1822). Не окончив университета, переехал в Париж, где работал у Луи Жака Тенара (1777–1857) и Ж. Гей-Люссака, в 1824 году был профессором в Гисене. Стараниями этого выдающегося ученого химия отделилась от фармации и стала самостоятельной научной дисциплиной. В 1873 году в возрасте семидесяти лет он умер от чахотки, при вскрытии обнаружился отек мозга. Одновременно с Либихом хлороформ был открыт парижским аптекарем Эженом Субереном. Название же «хлороформ» было дано другим аптекарем — Жаном Батистом Дюма, после того как ему удалось установить правильную химическую формулу этого нового вещества. Дюма (Dumas, 1800–1884) — женевский аптекарь, приехавший в 1823 году в Париж, где занялся преподаванием, затем основал свою частную химическую лабораторию. В 1849–1851 годах — министр земледелия и торговли, позднее — непременный секретарь Академии наук.
А вот заслуга внедрения хлороформа в хирургическую практику принадлежит знаменитому английскому гинекологу Джеймсу Юнгу Симпсону (1811–1870), который с 1839 года состоял профессором акушерства при Эдинбургском университете. В 1846 году, ознакомившись с обезболивающим действием серного эфира, Симпсон впервые стал применять его в акушерстве. Не прошло и года использования великим гинекологом эфира, как он обнаружил наркотизирующее действие паров хлороформа. Известен день, когда произошло это великое событие, — 4 ноября 1847 года. В этот день, проверяя усыпляющее действие различных средств, он и его ассистенты, по совету химика Уолди, слегка подышали хлороформом. Некоторые сидели, другие стояли вокруг, непринужденно беседуя. Вдруг изумленный Симпсон ощутил, что он и один из его помощников оказались на полу, а персонал родильного дома либо застыл от неожиданности, либо бросился выяснять, в чем дело. Они не знали, что произошло, и поэтому все были ужасно перепуганы. Один Симпсон сразу понял, что он наконец-то открыл средство, которое может помочь при родах. Он сообщил о своем открытии врачебному обществу Эдинбурга, которое спустя несколько дней опубликовало в своем журнале отчет об открытии Симпсона. Первое сообщение о применении хлороформа для наркоза появилось 15 ноября 1847 года.
Когда Симпсон (1848) с успехом применил наркоз для обезболивания родов у английской королевы Виктории, это вызвало сенсацию и еще больше усилило нападки церковников. Даже знаменитый физиолог Мажанди называл наркоз «безнравственным и отнимающим у больных самосознание, свободную волю и тем самым подчиняющим больного произволу врачей». В споре с духовенством Симпсон нашел остроумный выход, он заявил: «Сама идея наркоза принадлежит Богу. Ведь согласно тому же библейскому преданию Бог усыпил Адама, чтобы вырезать у него ребро, из которого он сотворил Еву».
Наркотизирующие свойства хлороформа были известны до Симпсона. Французский физиолог, секретарь Парижской академии наук Флуранс прибегал к нему в опытах на животных, но честь внедрения хлороформа в медицинскую, особенно акушерскую, практику принадлежит, бесспорно, Симпсону.
До открытия наркоза достоинство хирурга определялось его умением оперировать с предельной быстротой. Больной кричал и корчился на операционном столе, и чем скорее кончалась операция, тем дороже надо было за нее заплатить. При наркозе такая поспешность ни больному, ни врачу не нужна. И хирурги, особенно те из них, которые получали за виртуозность огромные гонорары, единым фронтом выступили против обезболивания. В разных странах находились противники наркоза. Почти четверть века после открытия Мортона шла жестокая борьба с применением обезболивания в медицинской практике. Особенно резкие нападки вызвало хлороформирование при родах. В Англии и Шотландии духовенство возражало против наркотических средств, ссылаясь на библейское изречение: «В болезнях ты будешь рожать детей». Церковь резко восстала против этого «аморального» новшества. Рождение детей без боли противоречило всем религиозным законам.
«Идея обезболивания, — пишет Г.Н. Кассиль, — была встречена в штыки целым рядом представителей церковного, медицинского и научного мира. Обезболивание идет от дьявола, и я не приложу своей руки к этому сатанинскому изобретению (так говорили медики), которое выводит человека из повиновения закону. Я не желаю обезболивания. Человек не имеет права уничтожить то, что предписано ему Богом».
Вскоре обнаружилось, что применение хлороформа опасно для здоровья. Снова появился на сцене эфир. На хирургическом конгрессе, проходившем в 1890 году, было заявлено, что на 2647 случаев хлороформирования один оканчивался смертью, тогда как тот же один смертный случай приходится на 13 160 случаев при использовании для анестезии эфира. Это обстоятельство привело к предпочтению эфира всем другим наркотическим средствам. Стали уменьшать применение различных смесей. Эта цель была достигнута при применении кокаина и морфия. Но это не давало полной анестезии и приводило к наркомании.
Как известно, эфир и хлороформ являются сильнодействующими ядами, обладающими свойствами особого воздействия на головной и спинной мозг. Они угнетают вначале полушария головного мозга, затем спинной и, наконец, продолговатый мозг. При параличе центров продолговатого мозга наступает смерть. В настоящее время существует достаточное количество различных анестезирующих средств, но идеального анестезирующего средства пока не существует, так же как не существует признанной всеми теории наркоза.
Гельмгольц (1821–1894)
Герман-Людвиг-Фердинанд фон Гельмгольц (Helmholtz) — считался в Германии национальным достоянием. Ему удалось стать первым врачом среди ученых и первым ученым среди врачей. Любопытный факт. Хотя Гельмгольц был так же глубок, так же широко захватывал области знания и был так же гениален в своих исследованиях как Лейбниц, он обладал плохой памятью, учился весьма посредственно и окончил гимназию с грехом пополам. Во время его учебы в гимназии никто даже подумать не мог, что он столько полезного сделает в науке! Однако Герман сделался выдающимся физиологом. И более того, с именем врача, математика, психолога, профессора физиологии и физики Гельмгольца, изобретателя глазного зеркала, в XIX веке неразрывно связана коренная реконструкция физиологических представлений. Блестящий знаток высшей математики и теоретической физики, он поставил эти науки на службу физиологии и добился выдающихся результатов.
Отец Германа Август-Фердинанд-Юлиус Гельмгольц (1792–1859) получил высшее образование в Берлинском университете, где сначала учился на теологическом факультете и занимался философией. В 1813 году, увлеченный идеей национального возрождения Германии, он вступил добровольцем в войска и, несмотря на слабое здоровье, два года провел в походах. После заключения мира он вновь поступил в университет, на сей раз на факультет филологии. Он выдержал в 1820 году специальный экзамен и получил место старшего учителя в гимназии Потсдама. В первый год своего учительства он женился на Каролине Пенн, дочери артиллерийского офицера, происходившего по мужской ветви от известного американца, а по женской — из семьи Соваж, переселившейся в Германию в начале XIX века и принадлежащей к гугенотам; так что, как и братья фон Гумбольдты, Герман Гельмгольц отчасти француз.
В гимназии Август-Фердинанд преподавал немецкий язык, философию, толковал Платона, читал Гомера, Вергилия, Овидия и даже одно время преподавал математику и физику. Любимым предметом, однако, была греческая литература и культура. Как выдающийся педагог в 1827 году он был назначен субректором, а год спустя получил звание профессора. Учителем гимназии, в которую скоро пойдет учиться его сын Герман, он оставался до 1857 года, затем вышел в отставку, получив пенсию.
Герман родился 31 августа 1821 года в германском городе Потсдаме. Кроме него, в семье позже появились две девочки и мальчик. В детстве Герман рос хилым ребенком, часто и подолгу хворал. Каждая болезнь заставляла его родителей вздрагивать, опасаясь за своего первенца. Рано обнаружился и некоторый недостаток в его умственном складе: слабая память на вещи, не имеющие внутренней связи. Он с трудом различал правую и левую стороны. Позже, когда в школе изучал языки, он труднее чем другие, запоминал неправильные грамматические формы, особенно обороты речи. Историю он едва осилил, мукой было учить наизусть отрывки в прозе. Этот недостаток только усилился с годами и стал бедствием его старости. Когда в классе читали Цицерона или Вергилия, он под столом вычислял ход лучей в телескопах и уже тогда нашел некоторые оптические теоремы, о которых ничего не говорилось в учебниках.
12 сентября 1838 года Герман окончил гимназию, и встал вопрос о выборе карьеры. Из наук его более всего привлекало естествознание. Однако отсутствие необходимых средств для того, чтобы посвятить себя чистой науке, заставило отца Германа отсоветовать сыну идти на естественный факультет, и Герман решился посвятить себя изучению медицины как области, которая может помочь ему так устроиться в будущем, чтобы не прерывать своих занятий физикой и математикой. К этому присоединилось еще одно благоприятное обстоятельство, которое и решило все дело; единственным родственником, причастным к науке в семье Гельмгольца, был Муренин, занимавший видную должность. Он взялся похлопотать, чтобы Германа приняли на государственный счет в Военный Медико-хирургический институт Фридриха-Вильгельма в Берлине, который готовил военных врачей.
Семнадцатилетний студент в первом семестре изучает физику, химию и анатомию. Кроме этих главных предметов, он за первый год прослушал логику, историю, латинский и французский языки. Свободное время в течение каникул и праздников Герман посвящал чтению Гомера, Байрона, Био и Канта. Герману повезло не только с сокурсниками (с ним училась целая плеяда будущих корифеев физиологии, составившая цвет немецкой науки: Карл Людвиг, Дюбуа-Реймон, Брюкке, Вирхов, Шванн), но и с преподавателем физиологии Иоганнесом Мюллером, светилом немецкой физиологической науки. Во втором семестре под влиянием своего знаменитого учителя Герман заинтересовался физиологией и гистологией. Учеников Мюллера объединяло одинаковое стремление связать физику с физиологией и найти для их обоснования более прочный фундамент. Герман значительно превосходил своих друзей в знании математики, которая давала ему возможность точно «формулировать задачи и давать методом их решения правильное направление».
Работа Германа в лаборатории Мюллера, начатая блестяще в студенческие годы и захватившая его, была осенью 1842 года прервана практической работой в качестве хирурга в военном госпитале Шаритэ в Берлине, продолжавшаяся целый год и отнимавшая у него ежедневно время от 7 утра до 8 вечера. Тем не менее 2 ноября 1842 года Герман защитил докторскую диссертацию на латинском языке «О строении нервной системы беспозвоночных». Тему «Строение нервной системы» ему предложил сам Мюллер. В этой диссертации он впервые доказал, что известные элементы нервной ткани, нервные клетки и волокна, соединены друг с другом и составляют части неразрывного целого, получившего в дальнейшем название нейрона.
