ברנשטיין למד רפואה באוניברסיטת ברסלאו, ובהמשך באוניברסיטה של ברלין עם הפיזיולוג הגרמני Emil Du Bois-Reymond (1818-1896). הוא קיבל תואר רופא בברלין בשנת 1862, ושנתיים לאחר מכן החל לעבוד במכון הפיזיולוגי באוניברסיטת היידלברג כעוזר של הרמן פון הלמהולץ (1821-1894). בשנת 1872 קבל את משרתו של פרידריך גולץ (1834-1902) בתור פרופסור לפיזיולוגיה באוניברסיטת האלה, שם ייסד בשנת 1881 את המכון לפיזיולוגיה.[2]
ראוטום (rheotome) דיפרנציאלי, אשר שימש את ברנשטיין למדוד פוטנציאל פעולה.
מחקריו
המחקר של ברנשטיין התמקד בתחומי הנוירוביולוגיה והביופיזיקה. הוא מוכר כיום בעיקר בשל "תאוריית קרום התא" העוסקת במקור של "מתח המנוחה" ו"פוטנציאל הפעולה" בתאי העצב.[3] ברנשטיין הציע (1902, 1912) שתאים הניתנים לעירור כמו תאי עצב מוקפים קרום החדיר באופן סלקטיבי ליוני אשלגן במצב מנוחה, וכי במהלך עירור עולה חדירות הקרום גם ליונים אחרים. תאוריית קרום התא אכן מסבירה את מתח המנוחה של עצבים ושרירים, שכן מתח הדיפוזיה של האשלגן נגרם על ידי הנטייה של יוני אשלגן בעלי המטען החיובי לנוע מאזור הריכוז הגבוה שלהם בציטופלזמה אל הריכוז נמוך מחוץ לתא, בעוד שאר היונים אינם יכולים לנוע. החלק השני של התאוריה (שנשלל בהמשך על ידי הודג'קין והאקסלי) טען כי במהלך עירור, המתח השלילי יחסית בתוך התא נעלם באופן זמני כאשר מתפתחת תנועה של יונים אחרים דרך קרום התא, תנועה ה'מקצרת' את מתח הדיפוזיה של האשלגן. בספרות האנגלית, המילים "התמוטטות הקרום" (membrane breakdown) היו בשימוש כדי לתאר את המבט של ברנשטיין על עירור. (מתוך תעלות יונים של ממברנות אקסיטביליות, מהדורה שלישית, על ידי ברטיל Hille).
המחקר החלוצי של ברנשטיין הניח את היסודות לניסויים על הולכה של הדחף העצבי, ובסופו של דבר העברת המידע במערכת העצבים. הוא נחשב לממציא של ה"ראוטום הדיפרנציאלי", מכשיר המשמש כדי למדוד את מהירות ההתפשטות של זרמים ביו-חשמליים.[4] כיום, יוזמות למחקר בחישוביות עצבית בגרמניה קרויות של שמו.[5]
