Elektrofysiologi: hvad det er, og hvordan det undersøges

Elektrofysiologien er ansvarlig for at analysere og studere de elektriske processer, der finder sted i forskellige organer, væv og strukturer i vores krop, såsom hjertet, musklerne eller hjerne. Dens anvendelse i klinisk praksis hjælper os med at observere og diagnosticere forskellige patologier og sygdomme.

I denne artikel forklarer vi hvad er elektrofysiologi og hvad de vigtigste teknikker til registrering af elektrisk aktivitet består af.

• Relateret artikel: "Dele af den menneskelige hjerne (og funktioner)"

Hvad er elektrofysiologi?

Elektrofysiologi er videnskaben, der studerer cellers elektriske egenskaber og en organismes biologiske væv. Selvom den bedst kendte undersøgelse er relateret til hjertesystemet, er målinger (såsom ændringen i spænding eller den elektrisk strøm) i andre typer kropsstrukturer, såsom muskler eller hjerne, ved brug af elektroder, der måler aktiviteten elektriske.

I midten af ​​det 19. århundrede var den italienske fysiker Carlo Matteuci en af ​​de første videnskabsmænd, der studerede elektriske strømme i duer. I 1893 blev den schweiziske fysiolog Wilhelm His berømt for at være grundlæggeren af ​​histologien og opfinderen af ​​mikrotomen (et instrument, der tillader biologisk væv at blive sektioneret for at blive analyseret under et mikroskop), forudsat nye resultater inden for elektrofysiologi hjerte. Og allerede i 1932 opdagede og opfandt Holzmann og Scherf elektrokardiogrammet.

I øjeblikket, neurovidenskab næres af forskning og fremskridt inden for nye elektrofysiologiske teknikker der tillader mikro (fra en simpel ionkanal) og makro (op til hele hjernen) analyse af hjernestrukturer.

Fremskridt i viden om adfærdens funktion og det menneskelige nervesystem er baseret på undersøgelser, hvor elektriske signaler fra individuelle neuroner og store neuronale grupper optages. I neuropsykologi søger den for eksempel at udforske sammenhængene mellem bestemte områder af hjernen og kognitive funktioner overordnede eller bestemt adfærd, derfor er registreringsteknikkerne for elektrisk aktivitet, der bruges i elektrofysiologi, det vigtig.

Cellers elektriske egenskaber

I elektrofysiologi, når vi taler om studiet af elektriske egenskaber, henviser vi til ionstrømsanalyse (et atom eller en gruppe af dem med en elektrisk ladning, som kan være positiv eller kation, og negativ eller anion) og til hviletilstanden og aktiviteten af ​​excitable celler (neuroner, hjerteceller, etc.).

En celles excitabilitet er en egenskab, der gør det muligt for den at reagere aktivt på anvendelsen af ​​en stimulus, det vil sige enhver energisk variation i miljøet. Disse stimuli kan være af flere typer: mekanisk, termisk, lyd, lys osv. For eksempel i neuroner giver denne excitabilitet dem evnen til at ændre dets elektriske potentiale til at overføre den nerveimpulsgennem axonen til andre neuroner.

Membranen, der dækker cellen, regulerer passagen af ​​ioner fra ydersiden til indersiden, da de indeholder forskellige koncentrationer af dem. Alle celler har en potentialforskel mellem indersiden og ydersiden af ​​cellen, kaldet membranpotentiale, som skyldes eksistensen af ioniske koncentrationsgradienter på begge sider af membranen, samt forskelle i cellemembranens relative permeabilitet for forskellige ioner til stede.

Ydermere udfører excitable celler deres funktioner ved at producere elektriske signaler mht membranpotentiale ændringer, et nøglebegreb inden for elektrofysiologi. Disse elektriske signaler kan være: korte og af stor amplitude (såsom aktionspotentialer), ansvarlige for at transmittere information hurtigt og over store afstande; langsommere og lavere spænding, med en integrerende funktion; og lavspænding (såsom synaptiske potentialer), som er forårsaget af synaptisk handling.

• Du kan være interesseret i: "Handlingspotentiale: hvad er det, og hvad er dets faser?"

Typer af elektrofysiologiske aflæsninger

Registreringen af ​​elektrisk aktivitet kan forekomme i forskellige biologiske væv og celler, såvel som med forskellige elektrofysiologiske teknikker.

De mest almindelige elektrofysiologiske optagelser De omfatter: elektrokardiogram, elektroencefalografi og elektromyografi. Dernæst forklarer vi mere detaljeret, hvad hver af dem består af.

1. Elektrokardiogram

Elektrokardiogrammet (EKG) er en elektrofysiologisk teknik, der er ansvarlig for at registrere hjertets elektriske aktivitet. hjerte, gennem undersøgelse af spændingsændringer i løbet af en vis tid (som normalt ikke overstiger 30 sekunder). En graf optages normalt på monitoren, svarende til en tv-skærm, af elektrokardiografen.

Hjertets elektriske aktivitet, der opsamles i EKG'et, kan observeres i form af en sporing, der viser forskellige bølger, der svarer til banen for elektriske impulser gennem enhedens forskellige strukturer hjerte.

Denne test er et must til undersøgelse af hjerteproblemer såsom arytmier, hjertesygdomme eller akutte episoder i koronarsygdomsåsom myokardieinfarkt.

Et EKG udføres som følger:

• Patienten ligger ned, og elektroderne placeres på arme, ben og bryst. Nogle gange er det nødvendigt at rense eller barbere området.
• Elektrokardiografledningerne er forbundet til individets hud via elektroder fastgjort til ankler, håndled og bryst. Sådan opsamles elektrisk aktivitet fra forskellige positioner.
• Personen skal forblive afslappet, stille, med arme og ben ubevægelige og med en normal vejrtrækningsrytme.

2. Elektroencefalogram

Et elektroencefalogram (EEG) er en elektrofysiologisk teknik, der registrerer og registrerer elektrisk aktivitet i hjernen, gennem små elektroder fastgjort på personens hovedbund. Denne test er ikke-invasiv og bruges almindeligvis inden for neurovidenskab til at observere og studere funktionen af ​​centralnervesystemet og mere specifikt hjernebarken.

Med denne teknik kan neurologiske ændringer, der tyder på sygdomme som epilepsi, encefalopati, narkolepsi, demens eller neurodegenerative sygdomme, diagnosticeres. Derudover gør EEG det også muligt at identificere normale og patologiske rytmer af hjerneaktivitet, samt som de bølger, vi normalt har både i vågen tilstand og i søvn: alfa, beta, delta, theta og gamma.

Også denne test hyppigt brugt i undersøgelser af søvnfaser (polysomnografi), for at opdage mulige anomalier i optagelserne af øjenbevægelsescyklusser hurtige (REM) og normale (NREM) søvncyklusser, samt at opdage andre mulige søvnforstyrrelser drøm.

EEG'et varer cirka 30 minutter og kan udføres på et hospital eller i en neurofysiologisk enhed. For at udføre det sætter patienten sig i en stol, og elektroderne er fastgjort (mellem 15 og 25 sensorer) til hovedbunden ved hjælp af en hårgelé, så elektrisk aktivitet registreres korrekt. Og mens personen er afslappet, udføres testen.

• Du kan være interesseret i: "Søvnens 5 faser: fra langsomme bølger til REM"

3. elektromyogram

Et elektromyogram (EMG) er en procedure, der anvendes at studere den elektriske aktivitet af muskler og deres nerveceller eller motoriske neuroner. Disse neuroner transmitterer de elektriske signaler, der producerer muskelaktivitet og sammentrækning.

Elektroder er nødvendige for at udføre en EMG og placeres på musklerne, enten i hvile eller under træning. For at opdage den muskulære respons er det nødvendigt at indsætte en lille nål, hvorfor det nogle gange kan være generende for patienten.

Den eneste komplikation ved denne test er, at den forårsager lidt blødning ved indføringsstedet elektrode, derfor er det nødvendigt at tage hensyn til patienter med en koagulationsforstyrrelse eller under behandling antikoagulant.

En anden elektrofysiologisk teknik, der nogle gange ledsager EMG er elektroneurografi, som studerer hastigheden af ​​ledning af impulser gennem nerver. For at gøre dette stimuleres en nerve med lavintensive elektriske impulser ved hjælp af sensorer placeret på huden, der opsamler respons fra andre sensorer placeret på afstand, og registrerer dermed hvor lang tid det tager for responsen at opstå, når man kører fra den ene side til den anden. Andet.

Bibliografiske referencer:

• Gilman, S, og Winans, S. (1989). Principper for klinisk neuroanatomi og neurofysiologi. Anden version. Moderne manuel redaktion. Mexico.
• Schmidt, R. F., Dudel, J., Jaenig, W., & Zimmermann, M. (2012). Grundlæggende om neurofysiologi. Springer Science & Business Media.