الفيزيولوجيا الكهربية: ما هي وكيف يتم التحقيق فيها

الفسيولوجيا الكهربية هي المسؤولة عن تحليل ودراسة العمليات الكهربائية التي تحدث فيها أعضاء وأنسجة وهياكل الجسم المختلفة ، مثل القلب والعضلات أو مخ. يساعدنا تطبيقه في الممارسة السريرية على مراقبة وتشخيص الأمراض والأمراض المختلفة.

في هذا المقال نشرح ما هو الفيزيولوجيا الكهربية وما تتكون منه التقنيات الرئيسية لتسجيل النشاط الكهربائي.

• مقالات لها صلة: "أجزاء من دماغ الإنسان (ووظائفها)"

ما هو الفيزيولوجيا الكهربية؟

الفيزيولوجيا الكهربية العلم الذي يدرس الخصائص الكهربائية للخلايا والأنسجة البيولوجية للكائن الحي. على الرغم من أن الدراسة الأكثر شهرة تتعلق بنظام القلب ، إلا أن القياسات (مثل التغيير في الجهد أو التيار الكهربائي) في أنواع أخرى من هياكل الجسم ، مثل العضلات أو الدماغ ، من خلال استخدام الأقطاب الكهربائية التي تقيس النشاط الكهرباء.

في منتصف القرن التاسع عشر ، كان الفيزيائي الإيطالي كارلو ماتيوسي من أوائل العلماء الذين درسوا التيارات الكهربائية في الحمام. في عام 1893 ، اشتهر عالم الفسيولوجيا السويسري فيلهلم هيس بكونه مؤسس علم الأنسجة ومخترع مبضع (آلة يسمح بتقسيم الأنسجة البيولوجية لتحليلها تحت المجهر) ، بشرط اكتشاف نتائج جديدة في مجال الفيزيولوجيا الكهربية عضلات قلبية. وبالفعل في عام 1932 ، اكتشف هولزمان وشيرف واخترعا مخطط كهربية القلب.

حالياً، يتغذى علم الأعصاب من خلال البحث والتطورات في تقنيات الفيزيولوجيا الكهربية الجديدة تسمح بالتحليل الجزئي (من قناة أيونية بسيطة) والكلي (حتى الدماغ الكامل) لهياكل الدماغ.

تستند التطورات في معرفة عمل السلوك والجهاز العصبي البشري إلى الدراسات التي يتم تسجيل الإشارات الكهربائية من الخلايا العصبية الفردية والمجموعات العصبية واسعة النطاق. في علم النفس العصبي ، على سبيل المثال ، يسعى إلى استكشاف العلاقات المتبادلة بين مناطق معينة من الدماغ والوظائف المعرفية الرؤساء أو بعض السلوكيات ، ومن هنا تكون تقنيات تسجيل النشاط الكهربائي المستخدمة في الفيزيولوجيا الكهربية كذلك مهم.

الخواص الكهربائية للخلايا

في الفيزيولوجيا الكهربية ، عندما نتحدث عن دراسة الخواص الكهربائية ، نشير إلى تحليل تدفق الأيونات (ذرة أو مجموعة منها ذات شحنة كهربائية ، والتي يمكن أن تكون موجبة أو كاتيون ، وسالبة أو أنيون) وإلى حالة الراحة ونشاط الخلايا المثيرة (الخلايا العصبية وخلايا القلب ، إلخ.).

استثارة الخلية هي خاصية تسمح لها بالاستجابة بنشاط لتطبيق المنبه ، أي أي تغير نشط في البيئة. يمكن أن تكون هذه المحفزات من أنواع متعددة: ميكانيكية ، حرارية ، صوتية ، ضوئية ، إلخ. على سبيل المثال ، في الخلايا العصبية ، تمنحهم هذه الإثارة القدرة على تغيير قدرتها الكهربائية لنقل تلك النبضات العصبيةمن خلال المحور العصبي إلى الخلايا العصبية الأخرى.

ينظم الغشاء الذي يغطي الخلية مرور الأيونات من الخارج إلى الداخل ، حيث تحتوي على تراكيز مختلفة منها. جميع الخلايا لها فرق جهد بين داخل وخارج الخلية ، يسمى جهد الغشاء ، والذي يرجع إلى وجود تدرجات التركيز الأيوني على جانبي الغشاء ، وكذلك الاختلافات في النفاذية النسبية لغشاء الخلية للأيونات المختلفة حاضر.

علاوة على ذلك ، تؤدي الخلايا القابلة للإثارة وظائفها عن طريق إنتاج إشارات كهربائية من حيث تغييرات محتملة في الغشاء، وهو مفهوم رئيسي في الفيزيولوجيا الكهربية. يمكن أن تكون هذه الإشارات الكهربائية: موجزة وذات اتساع كبير (مثل إمكانات العمل) ، ومسؤولة عن نقل المعلومات بسرعة وعلى مسافات كبيرة ؛ أبطأ وأقل جهدًا ، مع وظيفة تكاملية ؛ والجهد المنخفض (مثل الإمكانات المشبكية) ، والتي تنتج عن عمل متشابك.

• قد تكون مهتمًا بـ: "إمكانات العمل: ما هي وما هي مراحلها؟"

أنواع القراءات الكهربية

يمكن أن يحدث تسجيل النشاط الكهربائي في الأنسجة والخلايا البيولوجية المختلفة ، وكذلك باستخدام تقنيات الفيزيولوجيا الكهربية المختلفة.

التسجيلات الكهربية الأكثر شيوعًا وهي تشمل: مخطط كهربية القلب ، وتخطيط كهربية القلب ، وتخطيط كهربية العضل. بعد ذلك ، نشرح بمزيد من التفصيل ما يتكون كل منهم.

1. تخطيط القلب الكهربي

مخطط كهربية القلب (ECG) هو تقنية فيزيولوجيا كهربائية مسؤولة عن تسجيل النشاط الكهربائي للقلب. القلب ، من خلال دراسة تغيرات الجهد خلال فترة زمنية معينة (لا تتجاوز عادة 30 ثواني). عادة ما يتم تسجيل رسم بياني على الشاشة ، على غرار شاشة التلفزيون ، لجهاز تخطيط القلب.

يمكن ملاحظة النشاط الكهربائي للقلب الذي يتم جمعه في مخطط كهربية القلب في شكل تتبع يظهر بشكل مختلف الموجات التي تتوافق مع مسار النبضات الكهربائية عبر الهياكل المختلفة للجهاز عضلات قلبية.

هذا الاختبار أمر لا بد منه لدراسة مشاكل القلب مثل عدم انتظام ضربات القلب أو أمراض القلب أو النوبات الحادة في أمراض الشريان التاجيمثل احتشاء عضلة القلب.

يتم إجراء مخطط كهربية القلب على النحو التالي:

• يستلقي المريض على الأرض ويتم وضع أقطاب كهربائية على الذراعين والساقين والصدر. في بعض الأحيان يكون من الضروري تنظيف المنطقة أو حلقها.
• يتم توصيل خيوط تخطيط القلب بجلد الشخص عن طريق أقطاب كهربائية متصلة بالكاحلين والمعصمين والصدر. هذه هي الطريقة التي يتم بها جمع النشاط الكهربائي من مواقع مختلفة.
• يجب أن يظل الشخص مسترخيًا وهادئًا وذراعاه ورجلاه ثابتة وبإيقاع تنفس طبيعي.

2. مخطط كهربية الدماغ

مخطط كهربية الدماغ (EEG) هو تقنية فيزيولوجيا كهربية يكتشف ويسجل النشاط الكهربائي في الدماغمن خلال أقطاب كهربائية صغيرة مثبتة على فروة رأس الشخص. هذا الاختبار غير جراحي ويستخدم بشكل شائع في علم الأعصاب لمراقبة ودراسة أداء الجهاز العصبي المركزي ، وبشكل أكثر تحديدًا ، القشرة الدماغية.

باستخدام هذه التقنية ، يمكن تشخيص التغيرات العصبية التي تشير إلى أمراض مثل الصرع أو اعتلال الدماغ أو الخدار أو الخرف أو الأمراض التنكسية العصبية. بالإضافة إلى ذلك ، يتيح مخطط كهربية الدماغ أيضًا تحديد الإيقاعات الطبيعية والمرضية لنشاط الدماغ أيضًا مثل الموجات التي نمر بها عادةً في حالة اليقظة والنوم: ألفا وبيتا ودلتا وثيتا و جاما.

هذا الاختبار أيضا كثيرا ما تستخدم في دراسات مراحل النوم (تخطيط النوم) ، لاكتشاف الحالات الشاذة المحتملة في تسجيلات دورات حركة العين دورات النوم السريعة (REM) والعادية (NREM) ، وكذلك للكشف عن اضطرابات النوم المحتملة الأخرى حلم.

يستمر مخطط كهربية الدماغ حوالي 30 دقيقة ويمكن إجراؤه في المستشفى أو في وحدة الفسيولوجيا العصبية. للقيام بذلك ، يجلس المريض على كرسي ويتم توصيل الأقطاب الكهربائية (بين 15 و 25 مجسات) لفروة الرأس باستخدام جل الشعر بحيث يتم تسجيل النشاط الكهربائي بشكل صحيح. وبينما يكون الشخص مسترخيًا ، يتم إجراء الاختبار.

• قد تكون مهتمًا بـ: "مراحل النوم الخمس: من الموجات البطيئة إلى حركة العين السريعة"

3. مخطط كهربية العضل

مخطط كهربية العضل (EMG) هو إجراء مستخدم لدراسة النشاط الكهربائي للعضلات وخلاياها العصبية أو الخلايا العصبية الحركية. تنقل هذه الخلايا العصبية الإشارات الكهربائية التي تنتج نشاط العضلات وانقباضها.

هناك حاجة إلى أقطاب كهربائية لإجراء مخطط كهربية العضل ويتم وضعها على العضلات ، إما أثناء الراحة أو أثناء التمرين. للكشف عن الاستجابة العضلية ، من الضروري إدخال إبرة صغيرة ، وهذا هو السبب في أنها قد تكون مزعجة للمريض في بعض الأحيان.

المضاعفات الوحيدة لهذا الاختبار هي أنه يسبب نزيفًا بسيطًا في موقع إدخال قطب كهربائي ، ومن ثم فمن الضروري مراعاة المرضى الذين يعانون من اضطراب تجلط الدم أو الذين يخضعون للعلاج مضاد تخثر.

هناك تقنية أخرى في الفيزيولوجيا الكهربية تصاحب مخطط كهربية العضل أحيانًا تصوير الأعصاب الكهربي ، الذي يدرس سرعة توصيل النبضات عبر الأعصاب. للقيام بذلك ، يتم تحفيز العصب بنبضات كهربائية منخفضة الشدة ، باستخدام أجهزة استشعار موضوعة على الجلد تجمع استجابة من أجهزة الاستشعار الأخرى الموجودة على مسافة ، وبالتالي تسجيل الوقت الذي تستغرقه الاستجابة عند القيادة من جانب إلى آخر. آخر.

المراجع الببليوجرافية:

• جيلمان ، س ، ووينانز ، س. (1989). مبادئ تشريح الأعصاب السريري وعلم وظائف الأعضاء العصبية. الطبعة الثانية. دليل التحرير الحديث. المكسيك.
• شميت ، ر. F.، Dudel، J.، Jaenig، W.، & Zimmermann، M. (2012). أساسيات الفسيولوجيا العصبية. Springer Science & Business Media.