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1907 setzte man in Zürich einen Patienten zwischen eine Batterie und ein Galvanometer und sah zu, wie ein Lichtpunkt über eine Skala wanderte. 1996 korrigierte ein Patent automatisch die Verstärkung eines Geräts mit zwei Dosen und einem Zeiger. Dazwischen liegen acht Schaltbilder. Fast alles ändert sich, nur nicht das, was gemessen wird.
Wie man die Schaltbilder liest
In allen Abbildungen bezeichnet eine Farbe immer dasselbe Bauteil, auch wenn es seine Form ändert.
1907: ein einziger Stromkreis
Die Methode kommt über Otto Veraguth zu Jung, einen Zürcher Neurologen, der sie „psychogalvanischen Reflex“ nennt. Die Schaltung ist die einfachste, die es gibt: Batterie, Körper und Galvanometer in Reihe. Veraguth gibt zwei Elemente mit zusammen 2,4 Volt an und lässt die Versuchsperson zwei hohle Nickelzylinder von zehn Zentimetern Länge in die Hände nehmen. Das Instrument ist ein Spiegelgalvanometer: ein Lichtstrahl, der auf eine einen halben Meter lange Skala reflektiert wird. Ein Widerstand parallel zum Instrument, der Shunt, dient dazu, die Schwingungen zu verringern.
Jung fügt eine praktische Idee hinzu: einen Schieber, den der Versuchsleiter von Hand dem Lichtpunkt nachführt und der mit einer Schreibfeder verbunden ist, die auf eine Papierrolle schreibt. Er liest ein Wort vor, wartet, schaut. Die Reaktion setzt eine bis sechs Sekunden nach dem Wort ein. Von Widerstand in Ohm spricht niemand: Man zählt Millimeter.
Die ersten Zahlen in Ohm kommen 1911 von Wells und Forbes, noch immer mit dem einfachen Stromkreis: Batterie mit 0,67 Volt, etwa 100 Mikroampere durch den Körper, Widerstände zwischen 5.000 und 35.000 Ohm. Diese Zahlen sollte man sich merken.
1912: die Brücke
Gregor und Loewe wollen den Widerstand messen und nicht nur zusehen, wie er sich ändert. Sie nehmen die Schaltung, mit der man im Labor jeden beliebigen Widerstand misst: die Brücke. Der Körper wird zu einem der vier Zweige; ihm gegenüber liegt ein bekannter Widerstand; ein Schleifkontakt gleitet über einen Draht, bis durch das Galvanometer kein Strom mehr fließt. Dann ist die Brücke abgeglichen, und die Stellung des Schleifkontakts sagt, wie groß der Widerstand des Körpers ist.
Von hier an hat das Galvanometer zwei Aufgaben. Steht es auf null, zeigt es, dass die Brücke abgeglichen ist, und damit, wie groß der Widerstand ist. Bewegt es sich, zeigt es die Reaktion.
1922: Die Brücke kommt in die Psychologiebücher
Whately Smith in Cambridge veröffentlicht The Measurement of Emotion mit dem vollständigen Schaltbild: Batterie mit 2 Volt, zwei feste Widerstände, ein Widerstandskasten mit Drehknöpfen. Er gleicht einmal am Anfang ab und rührt dann nichts mehr an: Er liest nur ab, um wie viel sich der Lichtpunkt verschiebt. Drei Jahre später veröffentlicht David Wechsler eine ähnliche Schaltung, die eine Firma in Chicago mit 1,5 Volt in den Handel bringt.
1928–1938: der geeichte Widerstand, der den Zeiger auf null zurückholt
Hier entsteht der Handgriff, den jeder gut kennt, der ein E-Meter benutzt hat. Jeffress schaltet 1928 einen Widerstandskasten in Reihe mit der Versuchsperson: Sinkt der Körperwiderstand, fügt er ebenso viel hinzu, und der Zeiger kehrt auf null zurück. Was er hinzugefügt hat, ist der Messwert. Zehn Jahre später stellt das Lehrbuch von Woodworth, mit dem Generationen amerikanischer Psychologen studieren, dies als die normale Schaltung dar:
„Angenommen, der Widerstand der Versuchsperson nimmt ab: Das Gleichgewicht ist gestört, und durch das Galvanometer fließt Strom, der den Zeiger ausschlagen lässt. Der Versuchsleiter kann nun den Widerstand in Reihe mit der Versuchsperson erhöhen und dabei den hinzugefügten Betrag notieren, bis der Zeiger auf null zurückkehrt.“
«Let O’s resistance decrease: the balance is disturbed and current flows through the galvanometer, causing the needle to swing. E may now increase the resistance in series with O, noting the amount added, till the needle comes back to zero.» — Woodworth, Experimental Psychology, 1938, S. 278.
1928: eine Röhre anstelle des Galvanometers
Das Spiegelgalvanometer ist empfindlich, teuer und braucht einen dunklen Raum. In Sydney ersetzen es Bellingham, Langford Smith und Martin durch eine Radioröhre und ein Zeigerinstrument für die Schalttafel. Sie nennen das „thermionische Brücke“. Man dreht an einem Potentiometer, bis der Zeiger in der Skalenmitte steht, und schaut dann zu:
„Jede Zunahme des Anodenstroms zeigt eine Abnahme des Widerstands der Versuchsperson an, und die Ausschläge sind den Widerstandsänderungen nahezu proportional.“
«…any increase in plate current indicates a decrease in the resistance of the subject, and the deflections are nearly proportional to the alterations in resistance.» — Australasian Journal of Psychology and Philosophy 6, 1928, S. 140.
Damit sind alle Teile beisammen: Brücke, Körper in einem Zweig, ein Knopf, der auf null zurückstellt, Verstärker, Zeigerinstrument. Wir schreiben das Jahr 1928.
1930: Jemand weist auf den Mangel hin
Die Brücke hat ein Problem, und die Psychologen sehen es sofort. Dieselbe Widerstandsänderung bewegt den Zeiger stärker oder schwächer, je nachdem, auf welchem Niveau man sich befindet. R. C. Davis schreibt 1930:
„Die gebräuchlichste Schaltung zur Untersuchung der galvanischen Reaktion ist die Wheatstone-Brücke. So, wie sie gewöhnlich benutzt wird, werden die elektrischen Verhältnisse jedoch äußerst kompliziert, und die direkte Proportionalität zwischen Ausschlag und Widerstandsänderung geht verloren.“
«The most common circuit used for study of the galvanic reaction is the wheatstone bridge… But as it is ordinarily used the electrical relations become extremely complicated, and direct proportionality of deflection to resistance change is lost.» — Davis, Archives of Psychology 115, 1930, S. 12.
Davis und andere antworten mit Konstantstromschaltungen. Die Brücke bleibt dennoch der Standard, samt ihrem Mangel. Den sollte man im Kopf behalten: Am Ende taucht er wieder auf.
1951: Mathison
Volney Mathison meldet sein „Elektropsychometer“ am 1. August 1951 zum Patent an. In der ersten Zeile der Patentschrift sagt er, wovon er ausgeht:
„Es ist seit vielen Jahren bekannt, dass, wenn eine Versuchsperson in Reihe mit einem empfindlichen Galvanometer und einer Gleichstromquelle niedriger Spannung geschaltet wird, die psychogalvanometrische Anordnung als Ganzes ein wertvolles Hilfsmittel in Psychoanalyse und Psychotherapie ist.“
«It has been known for many years that if a subject is connected in series with a sensitive galvanometer and a source of low-potential direct current […] the psychogalvanometric arrangement as a whole is a valuable adjuvant in psychoanalysis and psychotherapy.» — US-Patent 2,684,670.
Es ist die Schaltung von 1928 in einem Kasten, mit einem neuen Namen auf dem Knopf. Die Elektroden sind Schwämme aus Metallgewebe; die Dosen kommen wenig später, auf Anregung eines anderen.
1966: das Hubbard-Patent
Das Patent trägt den Titel Vorrichtung zum Messen und Anzeigen von Änderungen des Widerstands eines lebenden Körpers. Aus den Röhren werden drei Transistoren, aus der Stromversorgung zwei Batterien, und der Knopf erhält eine Eichung in Ohm: 5.000 Ohm bei Stellung 2, 12.500 bei Stellung 3.
Hubbard selbst beansprucht im Handbuch von 1952 die Messung nicht für sich:
„Das Messen des Denkens mit einem Messgerät ist nicht neu; neu sind das Verständnis und die Genauigkeit der Messung.“
«The measurement of thought with a meter is not new; the understanding and accuracy of measurement is new.» — Electropsychometric Auditing, 1952.
1996: der Mangel von 1930, behoben
Bleibt das Problem von Davis: Bei niedrigem Tonarm ergibt dieselbe Reaktion einen großen Zeigerausschlag, bei hohem Tonarm einen kleinen, und der Bediener muss die Empfindlichkeit von Hand nachstellen. Das 1996 angemeldete US-Patent 6,011,992 löst das mit einer Schaltung, die die Stellung des Tonarms abliest und die Verstärkung selbst einstellt. Im Patentanspruch heißt es:
„…die Verstärkung der Verstärkerschaltung nach einem vorgegebenen Verhältnis einzustellen, sodass für eine gemessene Widerstandsänderung eine Antwort von im Wesentlichen konstanter Amplitude erzeugt wird.“
«…adjusting the gain of said amplifier circuit according to a predetermined ratio such that a generally constant amplitude response is generated for a measured change in resistance.» — US-Patent 6,011,992.
Wie sich jedes Teil verändert
Dasselbe
Stellt man die Zahlen nebeneinander, die die Autoren angeben, ergibt sich dieses Bild.
| Jahr | Wer | Spannung | Strom durch den Körper | Abgelesener Widerstand |
|---|---|---|---|---|
| 1907 | Veraguth | 2,4 V | nicht angegeben | nur Millimeter |
| 1911 | Wells und Forbes | 0,67 V | 95–114 µA | 5.000–35.000 Ω |
| 1922 | Whately Smith | 2 V | nicht angegeben | nur Millimeter |
| 1925 | Wechsler, Handelsausführung | 1,5 V | nicht angegeben | an der Brücke abgelesen |
| 1936 | Übersicht von Ruckmick | — | 40–100 µA | — |
| 1966 | Hubbard-Patent | 1,5 und 6 V | nicht angegeben | 5.000 Ω = 2 · 12.500 Ω = 3 |
| 2004 | Patent des digitalen Modells | — | höchstens 50 µA | in Ohm, berechnet |
Eine oder zwei Batterien. Einige Dutzend Mikroampere von einer Hand zur anderen. Eine Haut, die zwischen fünftausend und einigen zehntausend Ohm hat und für ein paar Sekunden etwas weniger, wenn der Person etwas widerfährt. Jung sah es als Lichtpunkt, der über eine Zelluloidskala glitt; wer ein E-Meter benutzt, sieht es als Zeiger, der fällt. Es ist dieselbe physikalische Größe, auf dieselbe Weise gemessen, mit Strom derselben Größenordnung.
Was neunzig Jahre hinzugefügt haben, ist Ablesekomfort: eine Möglichkeit, auf null zurückzukommen, eine Zahl für das Niveau, ein robuster Zeiger anstelle eines Spiegels und am Ende eine Schaltung, die die Amplitude konstant hält.
Was gesichert ist und was nicht
An den Originalabbildungen und -texten abgelesen: die Schaltbilder von 1908, 1912, 1922, 1928 und 1938; die Spannungen bei Veraguth, Wells und Forbes, Whately Smith; die Werte der beiden Patente; alle Zitate.
Rekonstruiert oder vereinfacht: das Schaltbild von 1907 (Veraguth und Jung beschreiben es nur in Worten); die Schaltbilder von 1951, 1966 und 1996, auf die Brückenform zurückgeführt, um sie vergleichen zu können.
Aus zweiter Hand: Die Spannung von Wechslers handelsüblichem Gerät und die Ströme bei Ruckmick stammen aus Übersichten von 1935–36, nicht aus den Originalartikeln.
Nicht gefunden: ein gedrucktes Schaltbild von Waller, der die Brücke doch seit 1918 verwendete; der Originalartikel von Wechsler aus dem Jahr 1925 (die Abbildung ist aus einer Reproduktion von 1933 bekannt).