Circulación de la sangre

El episodio 1, En el corazón del asunto, se basa en la historia del concepto de circulación sanguínea y la existencia de un obstáculo similar entre los científicos y los alumnos, el obstáculo de la irrigación. Por lo tanto, los recursos tienen como objetivo explicar con detalle las principales dificultades que los alumnos enfrentan durante el aprendizaje de este concepto, así como los principales elementos históricos que pueden contribuir a trabajarlos.

Las concepciones iniciales de los alumnos corresponden a los conocimientos, a las representaciones que un alumno utiliza para tratar un tema, se imparta o no en una enseñanza. Estas concepciones se vinculan al hecho de que cada cual se forja una representación del mundo que lo rodea a partir de su experiencia personal, de su cultura, de su formación escolar. Estas concepciones no surgen de la nada, sino que son la respuesta a un problema, a una pregunta formulada. Es interesante abordar estas concepciones en clase porque con frecuencia son erróneas y revelan la presencia de obstáculos que pueden impedir el aprendizaje del alumno si no se tienen en cuenta. En cuanto a la temática de la circulación de la sangre, uno de los principales obstáculos es el de la irrigación: a veces, los alumnos no contemplan la posibilidad de que la sangre regrese al corazón. No siempre resulta fácil detectar este obstáculo, puesto que los alumnos emplean a menudo el término «circulación» dotándolo de un significado que no es el de circuito cerrado. La mayoría de las veces lo asocian a la idea de desplazamiento, de movimiento… Aunque los contextos históricos y escolares sean diferentes, un trabajo sobre los diferentes modelos históricos debería permitir que los alumnos trabajen sus propias representaciones y superen este obstáculo.

Ejemplos prototípicos de concepciones iniciales de los alumnos

Las dos concepciones propuestas no dejan dudas, ni a través del diagrama ni del texto, sobre de su visión del flujo de la sangre en el organismo. Pero muchas otras producciones de los alumnos son menos explícitas. Solo la dirección del flujo sanguíneo representada por flechas permite clasificar con total seguridad la concepción de un alumno. No obstante, los otros indicios, sobre todo si son numerosos y concordantes, permiten establecer una categorización probable. A continuación, se ofrece una lista de indicios que buscar tanto en el texto como en el diagrama para analizar las concepciones de los alumnos sobre la circulación sanguínea.

Indicios de una concepción irrigadora

• Flujo sanguíneo unidireccional o bidireccionalo  
• Vasos abiertos en la periferiao  
• Presencia de un único tipo de vasos que llegan a los órganoso  
• Presencia de un solo tipo de sangre

Indicios de una concepción circuladora

• Flujo sanguíneo unidireccional con retorno al corazón
• Existencia de dos tipos de vasos en el nivel de los órganos (entrada y salida)
• Existencia de una continuidad entre los vasos de la periferia (directamente, a través de otros vasos o mediante los órganos)
• Se piensa en varios tipos de sangre (rica en 02, en CO2, en glucosa…)

También existen concepciones de ida y vuelta según las cuales los alumnos representan el flujo sanguíneo del corazón a los órganos y viceversa a través del mismo vaso.

El objetivo de este episodio es que los alumnos reflexionen sobre el concepto de la circulación sanguínea. Aunque los alumnos conocen el término «circulación sanguínea», no siempre entienden el significado esperado, a saber, el ir y venir de la sangre entre el corazón y los órganos. Para la mayoría de los alumnos, el término de circulación evoca un desplazamiento, un movimiento. Algunos alumnos ni siquiera se imaginan que la sangre vuelve al corazón. El episodio se basa en la controversia suscitada cuando William Harvey descubrió la circulación sanguínea en el siglo xvii. Enfrenta a los partidarios de Harvey, los circuladores, y sus adversarios, los irrigadores, que defienden el modelo de Galeno reconocido en la época. Para los circuladores, la sangre sale del corazón hasta los órganos a través de las arterias y vuelve al corazón por las venas. Para los irrigadores, la sangre llega por las venas y las arterias hasta los órganos, donde se consume. No se contempla ningún retorno. Esta controversia importante en la época se propaga en la sociedad como en El enfermo imaginario de Molière. Esta obra de teatro que preparan los grandilocuentes los llevará a descubrir la historia del descubrimiento de la circulación sanguínea.

«En el corazón del asunto» evoca los grandes nombres de los científicos vinculados a este descubrimiento. Persigue dos objetivos principales:

Problematizar el flujo sanguíneo en el cuerpo

El cómic no describe de manera explícita los dos modelos en cuestión. Está pensado para invitar a los alumnos a preguntarse: ¿Qué es la irrigación? ¿Qué quiere decir «circular»? Su objetivo es que los alumnos reflexionen sobre los posibles modelos de los movimientos de la sangre en el cuerpo. Un debate de los alumnos en torno a los dos modelos mencionados en el cómic les permitirá, por un lado, reflexionar sobre su propio modelo explicativo y, por otro, reflexionar sobre los límites de cada uno. En combinación con otros recursos (véase el apartado de recursos complementarios), el cómic puede destacar la necesidad de un modelo circulador.

Reflexionar sobre la construcción de un conocimiento científico

«En el corazón del asunto» muestra a los numerosos científicos relacionados con el descubrimiento de la circulación sanguínea. De hecho, los trabajos de sus predecesores influyeron sobremanera en el trabajo de William Harvey. Aparte de estos primeros descubrimientos, se mencionan no solo algunos experimentos sino también ciertos cálculos. La elaboración de un conocimiento biológico no se reduce, por lo tanto, a la prueba experimental. Por último, la controversia entre circulador e irrigador revela la importancia de la comunidad científica en la validación de un nuevo descubrimiento. Todos estos elementos permiten abordar la construcción de un conocimiento científico con los alumnos.

La circulación sanguínea fue un concepto que no se construyó de la noche a la mañana. De hecho, si bien los movimientos del corazón y de la sangre suscitan interés desde la Antigüedad, será necesario esperar al siglo xvii para que el médico inglés William Harley descubra la circulación sanguínea. Es más, desde el siglo ii, el flujo sanguíneo se concibe de acuerdo con un modelo irrigador: la sangre se distribuye desde el corazón por las venas y las arterias hacia los órganos, donde se consume.

A pesar de importantes descubrimientos, como el paso de la sangre por los pulmones entre los dos ventrículos (en el siglo xiii en Oriente Próximo por Ibn al-Nafis y en el siglo xvi en Occidente por Servet y Colombo), este modelo no es cuestionado con los trabajos de Harvey. Si bien se basa en numerosas observaciones, experiencias y cálculos, el modelo circulador es muy debatido en la época porque deja cabos sueltos, en concreto el del paso de la sangre entre las arterias y las venas. En 1661, Marcello Malpighi describió, gracias a un microscopio, los capilares sanguíneos que conectan las venas y las arterias en el nivel de los pulmones. Este descubrimiento, que cierra el circuito sanguíneo, valida el modelo de la circulación y pone fin a la controversia. A continuación, presentamos el trabajo sobre los movimientos de la sangre de los grandes sabios y científicos mencionados en el cómic.

Galeno (129-210): médico griego

Demuestra la presencia de la sangre en las arterias y describe con precisión la estructura del corazón (aurículas, ventrículos, válvulas) y sus movimientos. Describe un sistema doble de distribución de la sangre hacia los órganos: en las venas a partir del hígado y en las arterias a partir del corazón.

La sangre venosa es oscura y contiene alimentos, mientras que la sangre venosa de color rojo vivo es rica en espíritu vital. El hígado se considera el órgano hematopoyético: fabrica la sangre. La sangre que sale del hígado es enviada en parte por las venas hacia los órganos y en parte al ventrículo derecho. Una parte de la sangre venosa pasa entonces al ventrículo izquierdo y se mezcla con el aire inspirado: se transforma en espíritu vital y es distribuida a los órganos con la sangre arterial. Esta comunicación entre los dos ventrículos se hace a través de los poros invisibles en el nivel de la pared interventricular. Esta idea prevalecería durante muchos siglos.

Ibn-al-Nafis (1208-1288): médico sirio que ejercía en El Cairo.

Es célebre por haber descrito lo que hoy se conoce como circulación menor en su Comentario de la Anatomía del Canon de Avicena. La sangre es enviada desde el ventrículo derecho hacia los pulmones a través de la arteria pulmonar antes de volver al ventrículo izquierdo por la vena pulmonar. A pesar de la importancia de este descubrimiento, el modelo irrigador no fue puesto en tela de juicio: la sangre arterial fluye del corazón a los órganos y la sangre venosa fluye del hígado a los órganos. Los escritos de Ibn-al-Nafis no se difundirán en Occidente.

Miguel Servet (1509-1553): médico anatomista y teólogo español

Escribió varios libros teológicos polémicos. En 1553, en Christianismi restitutio [Restitución del cristianismo], describió la pequeña circulación. Basándose en disecciones, Servet explica el importante calibre de la arteria pulmonar por la gran cantidad de sangre que envía a los pulmones. La sangre se mezcla así con el aire y vuelve al ventrículo izquierdo a través de la vena pulmonar. Servet murió en la hoguera acusado de herejía en 1553 y la mayoría de sus obras fueron destruidas. Como en el caso de Ibn-al-Nafis, lo que se cuestionaba era el paso de la sangre a través de la pared interventricular, pero no el modelo irrigador.

Andrés Vesalio (1514-1564): médico anatomista flamenco

Galenista convencido, sus numerosas disecciones lo llevaron no obstante a poner en tela de juicio el paso de la sangre a través de la pared interventricular: en la segunda edición de su libro De humani corporis fabrica, indicó que el tabique entre los dos ventrículos es impermeable.

Realdo Colombo (1516-1559): médico italiano y profesor de anatomía

En 1558 publica De re anatomica, donde, basándose en disecciones, describe el paso a través de los pulmones entre los dos ventrículos. Es quien difunde este descubrimiento, que también habían realizado Ibn-al-Nafis y Servet. Él tampoco cuestionó el modelo irrigador. La sangre siempre es consumida por los órganos.

William Harvey (1578-1657): médico inglés

Su descubrimiento de la circulación sanguínea puso en tela de juicio el modelo irrigador, aceptado durante 1400 años. Es el primero en demostrar que la sangre fluye desde el corazón a través de las arterias y vuelve al corazón a través de las venas. Demostró su teoría mediante un razonamiento riguroso basado en disecciones, observaciones y cálculos. Sus principales argumentos se basan en:

• El cálculo de la cantidad de sangre expulsada por el corazón hacia la aorta en un día. Esta cantidad es demasiado grande para ser contenida en todos los vasos sanguíneos o para ser consumida por los órganos. Por eso, la sangre que llega a los órganos debe volver al corazón, y es la misma sangre la que pasa por el corazón varias veces durante 24 horas en un movimiento circular.
• Los experimentos de ligaduras en el nivel del brazo que permiten evidenciar el movimiento de la sangre del corazón a los órganos en las arterias y de los órganos al corazón en las venas.
• Una observación de la disposición de las válvulas venosas que impiden el retorno de la sangre a los órganos.

La publicación de su libro De motu cordis en 1628, en el que expone su descubrimiento, suscitó una gran controversia entre los partidarios y los detractores de la circulación.

A continuación, presentamos algunas ideas de uso relativas al episodio 1 en clase con los alumnos. En la siguiente sección, presentamos una propuesta más detallada.

• Recopilación y comparación de las concepciones iniciales de los alumnos, identificación del obstáculo irrigador.
• Lectura del cómic (total o parcial) para plantear el problema: ¿qué quiere decir «circular»?
• Comparación de los modelos de Galeno y Harvey: ¿En qué se diferencian? ¿Cuáles son sus consecuencias para la nutrición de los órganos? En cuanto al modelo de Galeno, es necesaria una renovación constante de la sangre porque los órganos la consumen. En cuanto al modelo de Harvey, es necesario reponer la sangre con dioxígeno y nutrientes. Esto permite a los alumnos reflexionar sobre la organización funcional de la circulación sanguínea.
• Búsqueda bibliográfica: contribución de cada científico a la historia del concepto de la circulación sanguínea.
• Realización de una maqueta (escubidú, plastilina) del flujo sanguíneo según Galeno y según Harvey para entender las diferencias.
• Trabajo en torno a los cálculos realizados por Harvey (elemento fuerte de su demostración).
• Trabajo en torno a la construcción y la naturaleza de la ciencia: no lineal, tiempos de pausa, avances, retrocesos.

Dos fragmentos de obras de William Harvey

Los fragmentos propuestos retoman los argumentos principales de William Harvey para demostrar la circulación sanguínea.

• Fragmento 1 presentando el flujo sanguíneo según Willam Harvey

«Considerando la gran cantidad de sangre que encontraba en las vivisecciones y las aberturas arteriales (...), reflexionando (...) sobre la abundancia de la sangre puesta en movimiento, y en la rapidez de este movimiento, me pregunté si el jugo de los alimentos ingeridos podría bastar para renovar incesantemente la sangre que se agotaba incesantemente. Comprendí que las venas se vaciarían y se agotarían y que, por otra parte, las arterias se romperían por esta afluencia continua de sangre si la sangre no regresaba por alguna vía de las arterias a las venas y no volvía al ventrículo derecho del corazón. Me pregunté entonces primero si la sangre tenía un movimiento circular, cuya verdad reconocí más tarde; reconocí que la sangre que salía del corazón era lanzada por la contracción del ventrículo izquierdo desde el corazón a las arterias y a todas las partes del cuerpo, como por la contracción del ventrículo derecho, a la arteria pulmonar y los pulmones. Del mismo modo, al pasar por las venas, vuelve a la vena cava y a la aurícula derecha y, al pasar por las venas pulmonares, vuelve a la aurícula izquierda. Por ende, podemos llamar movimiento circular a este movimiento de la sangre…»

Fragmento de De Motus Cordis de William Harvey (1628).

• Fragmento 2 sobre el cálculo de la sangre que pasa por el corazón

«Como ha quedado demostrado, tanto racional como experimentalmente, el ventrículo izquierdo, dilatado y lleno de sangre, contiene una, dos o tres onzas de sangre: yo mismo he encontrado más de tres onzas en un cadáver. Podemos admitir que el corazón pierde determinada cantidad de sangre al contraerse: en efecto, el ventrículo, al contraerse, contiene menos sangre que antes: así, una cierta cantidad de sangre pasa a la arteria aorta. (...) Así, en el hombre, suponemos que, con cada contracción del corazón, una onza o tres dracmas de sangre pasan a la aorta. Esta sangre no puede volver al corazón debido al obstáculo que le oponen las válvulas. Ahora bien, en media hora, el corazón tiene más de mil contracciones; en algunas personas llega a tener dos, tres o incluso cuatro mil. Multiplicando por dracmas, vemos que en media hora tres mil dracmas, o quinientas onzas, pasan a través del corazón a las arterias; en resumen, una cantidad mucho más considerable de la que podría encontrarse en todo el cuerpo. (...) Así, calculando la cantidad de sangre que el corazón envía con cada contracción y contando estas contracciones, vemos que toda la masa de la sangre pasa de las venas a las arterias a través del corazón y también a través de los pulmones. De hecho, no tomemos media hora, ni una hora, sino un día: está claro que el corazón transmite por su sístole más sangre a las arterias de la que podrían dar los alimentos, más de la que podrían contener las venas.»

*Nota: Una onza corresponde a 28,35 g y una dracma a 1,77g.

Fragmento de De Motus Cordis de William Harvey (1628).

• Fragmento 3 sobre el sentido de la circulación sanguínea en las venas y las arterias

«Si cortamos una arteria considerablemente grande y la vena que la acompaña, podemos ver con claridad que la parte de la vena que está cerca del corazón no da nada de sangre, mientras que de la otra parte fluye sangre, y solo sangre (...). Por el contrario, en el caso de la arteria, de la parte periférica fluye poca sangre, mientras que, del otro lado, como de un sifón, brota un impetuoso chorro de sangre pura. Este experimento muestra de dónde viene y adónde va la sangre cuando circula por las partes. Por lo demás, vemos asimismo que fluye con rapidez, que está animada por un movimiento impetuoso y que no fluye lentamente y gota a gota.» 

Fragmento de Two anatomical dissertations on the circulation of the blood addressed to Jean Riolan de William Harvey (1649)

Diagramas de los diferentes modelos históricos

Las obras de Galeno y de Harvey no contienen diagramas del recorrido de la sangre en el organismo. Los dos diagramas siguientes son versiones didácticas de ambos modelos. Aunque el hígado desempeña un papel central en el modelo de Galeno, se ha omitido su representación para que los alumnos se centren en el sentido del flujo sanguíneo entre el corazón y los órganos.

Un modelo de la circulación sanguínea para construir

Proponemos un posible escenario pedagógico para una clase de secundaria. Se basa en los diferentes recursos presentados en el resto de apartados. Esta secuencia puede planificarse en dos o tres sesiones.

Fase 1 – Recabar las concepciones iniciales del alumnado sobre el trayecto de la sangre

Este trabajo puede realizarse antes de la lección sobre la circulación sanguínea para darle tiempo al profesor a realizar el análisis.

Tarea propuesta a los alumnos: ¿Cómo permite la sangre alimentar los órganos? ¿Cuál es el trayecto de la sangre en el organismo? Presenta tu respuesta en forma de texto y de esquema.

Se puede proporcionar al alumnado una silueta del cuerpo humano para facilitar el trabajo.

Fase 2- Problematización de la secuencia

Lectura del capítulo 1 del cómic. Esta lectura permite plantear el problema con los alumnos: ¿qué significa circular?

Formación de grupos de alumnos (3-4) con su trabajo de la fase 1 y debate entre ellos.

Fase 3 – Lectura de los capítulos 1 y 2 del cómic

Presentación de los esquemas de los dos modelos históricos (sin los nombres) y comparación con los modelos de los alumnos.

Tarea propuesta a los alumnos: Explica las diferencias entre los dos modelos históricos y compáralos con tus producciones. ¿Qué consecuencias tiene cada modelo en la nutrición de los órganos?

Fase 4 - La historia de la circulación sanguínea

Problema trabajado: ¿Qué descubrimientos se llevaron a cabo entre el modelo de Galeno y el modelo de Harvey?

Los alumnos buscan por grupos el descubrimiento de un científico sobre la circulación sanguínea anterior a Harvey (Ibn-al-Nafis, Colombo, Vesalio).

Tarea propuesta a los alumnos: identifica el descubrimiento realizado por un científico mencionado en el cómic.

Crear una cronología que resitúe los distintos descubrimientos. Esto puede permitir el inicio de un debate con los alumnos sobre la construcción de un conocimiento científico.

Fase 5 - Justificar el modelo circulador de Harvey

Lectura del fragmento 1 de Harvey

Problema trabajado: ¿cuáles son los argumentos expuestos por Harvey para justificar su modelo circulador?

Lectura del fragmento 2 de Harvey.

Tarea propuesta a los alumnos: Calcula en kg la cantidad de sangre que sale del corazón en una hora y en un día.

Lectura del fragmento 3 de Harvey.

Tarea propuesta a los alumnos: Identifica el sentido de circulación de las venas y las arterias.

Fase 6 – Conclusiones sobre el trayecto de la sangre en el organismo

Problema trabajado: ¿Cómo garantiza la circulación sanguínea el aporte permanente de dioxígeno y nutrientes a los órganos?

Realización de la maqueta con los alumnos.

Conclusiones con los alumnos: regreso al modelo de Harvey donde los aspectos funcionales no están presentes.