Електрофизиология: какво е и как се изследва

Електрофизиологията е отговорна за анализа и изучаването на електрическите процеси, които протичат в различни органи, тъкани и структури на нашето тяло, като сърцето, мускулите или мозък. Приложението му в клиничната практика ни помага да наблюдаваме и диагностицираме различни патологии и заболявания.

В тази статия обясняваме какво е електрофизиология и в какво се състоят основните техники за запис на електрическа активност.

• Свързана статия: "Части от човешкия мозък (и функции)"

Какво е електрофизиология?

Електрофизиологията е науката, която изучава електрическите свойства на клетките и биологичната тъкан на организма. Въпреки че най-известното изследване е свързано със сърдечната система, измерванията (като промяната в напрежението или електрически ток) в други видове телесни структури, като мускули или мозък, чрез използването на електроди, които измерват активността електрически.

В средата на 19 век италианският физик Карло Матеучи е един от първите учени, които изследват електрическите токове в гълъбите. През 1893 г. швейцарският физиолог Вилхелм Хис, известен като основател на хистологията и изобретател на микротома (инструмент, който позволява биологична тъкан да бъде нарязана, за да бъде анализирана под микроскоп), предоставя нови открития в областта на електрофизиологията сърдечен. И още през 1932 г. Холцман и Шерф откриват и изобретяват електрокардиограмата.

Понастоящем, невронауката се подхранва от изследвания и напредък в новите електрофизиологични техники които позволяват микро (от прост йонен канал) и макро (до целия мозък) анализ на мозъчните структури.

Напредъкът в познанията за функционирането на поведението и човешката нервна система се основава на проучвания, в които записват се електрически сигнали от отделни неврони и големи невронни групи. В невропсихологията, например, тя се стреми да изследва корелациите между определени области на мозъка и когнитивните функции висшестоящи или определено поведение, следователно техниките за запис на електрическа активност, използвани в електрофизиологията, са такива важно.

Електрически свойства на клетките

В електрофизиологията, когато говорим за изследване на електрическите свойства, ние се позоваваме на анализ на йонния поток (атом или група от тях с електрически заряд, който може да бъде положителен или катион, и отрицателен или анион) и до състояние на покой и активност на възбудими клетки (неврони, сърдечни клетки, и т.н.).

Възбудимостта на клетката е свойство, което й позволява да реагира активно на прилагането на стимул, т.е. всяка енергийна промяна в околната среда. Тези стимули могат да бъдат различни видове: механични, термични, звукови, светлинни и др. Например при невроните тази възбудимост им дава способността да променя своя електрически потенциал, за да предаде този нервен импулспрез аксона към други неврони.

Мембраната, която покрива клетката, регулира преминаването на йони отвън навътре, тъй като те съдържат различни концентрации от тях. Всички клетки имат потенциална разлика между вътрешната и външната част на клетката, наречена мембранен потенциал, която се дължи на съществуването на градиенти на йонна концентрация от двете страни на мембраната, както и разлики в относителната пропускливост на клетъчната мембрана за различни йони настояще.

Освен това възбудимите клетки изпълняват своите функции, като произвеждат електрически сигнали по отношение на промени в мембранния потенциал, ключова концепция в електрофизиологията. Тези електрически сигнали могат да бъдат: кратки и с голяма амплитуда (като потенциал на действие), отговорни за предаването на информация бързо и на големи разстояния; по-бавно и по-ниско напрежение, с интегрираща функция; и ниско напрежение (като синаптични потенциали), които са причинени от синаптично действие.

• Може да се интересувате от: "Потенциал за действие: какво е това и какви са неговите фази?"

Видове електрофизиологични показания

Записването на електрическа активност може да се извърши в различни биологични тъкани и клетки, както и с различни електрофизиологични техники.

Най-честите електрофизиологични записи Те включват: електрокардиограма, електроенцефалография и електромиография. След това обясняваме по-подробно от какво се състои всеки от тях.

1. Електрокардиограма

Електрокардиограмата (ЕКГ) е електрофизиологична техника, която е отговорна за записването на електрическата активност на сърцето. сърце, чрез изследване на промените на напрежението през определено време (което обикновено не надвишава 30 секунди). Графиката обикновено се записва на монитора, подобен на телевизионен екран, на електрокардиографа.

Електрическата активност на сърцето, която се събира в ЕКГ, може да се наблюдава под формата на проследяване, което представя различни вълни, които съответстват на пътя на електрическите импулси през различните структури на устройството сърдечен.

Този тест е задължителен за изследване на сърдечни проблеми като аритмии, сърдечни заболявания или остри епизоди на коронарна болесткато инфаркт на миокарда.

ЕКГ се извършва, както следва:

• Пациентът ляга и върху ръцете, краката и гърдите се поставят електроди. Понякога е необходимо зоната да се почисти или обръсне.
• Проводниците на електрокардиографа са свързани с кожата на пациента чрез електроди, прикрепени към глезените, китките и гърдите. Ето как електрическата активност се събира от различни позиции.
• Човекът трябва да остане отпуснат, тих, с неподвижни ръце и крака и с нормален ритъм на дишане.

2. Електроенцефалограма

Електроенцефалограмата (ЕЕГ) е електрофизиологична техника, която открива и записва електрическата активност в мозъка, чрез малки електроди, фиксирани върху скалпа на човека. Този тест е неинвазивен и обикновено се използва в неврологията за наблюдение и изследване на функционирането на централната нервна система и по-специално на мозъчната кора.

С тази техника могат да бъдат диагностицирани неврологични промени, които предполагат заболявания като епилепсия, енцефалопатии, нарколепсия, деменция или невродегенеративни заболявания. В допълнение, ЕЕГ също така позволява да се идентифицират нормални и патологични ритми на мозъчната активност като вълните, които обикновено имаме както в будно състояние, така и в сън: алфа, бета, делта, тета и гама.

Този тест също често използвани в изследванията на фазите на съня (полисомнография), за откриване на възможни аномалии в записите на циклите на движение на очите бързи (REM) и нормални (NREM) цикли на сън, както и за откриване на други възможни нарушения на съня мечта.

ЕЕГ трае приблизително 30 минути и може да се извърши в болница или в неврофизиологично отделение. За да го изпълните, пациентът сяда на стол и се закрепват електродите (между 15 и 25 сензори) към скалпа, като използвате гел за коса, така че да се записва електрическата активност правилно. И докато лицето е отпуснато, тестът се провежда.

• Може да се интересувате от: "5-те фази на съня: от бавни вълни до REM"

3. електромиограма

Електромиограма (ЕМГ) е използвана процедура за изследване на електрическата активност на мускулите и техните нервни клетки или моторни неврони. Тези неврони предават електрически сигнали, които предизвикват мускулна активност и свиване.

Електродите са необходими за извършване на ЕМГ и се поставят върху мускулите в покой или по време на тренировка. За да се открие мускулната реакция е необходимо да се постави малка игла, поради което понякога може да бъде досадно за пациента.

Единственото усложнение на този тест е, че причинява малко кървене на мястото на поставяне на електрод, следователно е необходимо да се вземат предвид пациенти с нарушение на коагулацията или подложени на лечение антикоагулант.

Друга електрофизиологична техника, която понякога придружава ЕМГ, е електроневрография, която изследва скоростта на провеждане на импулси през нервите. За да направите това, нервът се стимулира с електрически импулси с нисък интензитет, като се използват сензори, поставени върху кожата, които събират реакция от други сензори, разположени на разстояние, като по този начин записва колко време е необходимо, за да се появи реакция при движение от едната страна на другата. друго.

Библиографски справки:

• Гилман, С. и Уинанс, С. (1989). Принципи на клиничната невроанатомия и неврофизиология. Второ издание. Съвременна редакция на ръководството. Мексико.
• Шмид, Р. F., Dudel, J., Jaenig, W., & Zimmermann, M. (2012). Основи на неврофизиологията. Springer Science & Business Media.