Elektrophysiologie: was es ist und wie es untersucht wird

Die Elektrophysiologie ist verantwortlich für die Analyse und Untersuchung der elektrischen Prozesse, die in stattfinden verschiedene Organe, Gewebe und Strukturen unseres Körpers, wie das Herz, die Muskeln oder die Gehirn. Seine Anwendung in der klinischen Praxis hilft uns, verschiedene Pathologien und Krankheiten zu beobachten und zu diagnostizieren.

In diesem Artikel erklären wir was ist elektrophysiologie und woraus die wichtigsten Techniken zur Aufzeichnung elektrischer Aktivität bestehen.

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Was ist Elektrophysiologie?

Elektrophysiologie ist die Wissenschaft, die die elektrischen Eigenschaften von Zellen und dem biologischen Gewebe eines Organismus untersucht. Obwohl sich die bekannteste Studie auf das Herzsystem bezieht, sind Messungen (wie die Spannungsänderung oder die elektrischer Strom) in andere Arten von Körperstrukturen, wie Muskeln oder das Gehirn, durch die Verwendung von Elektroden, die die Aktivität messen elektrisch.

Mitte des 19. Jahrhunderts war der italienische Physiker Carlo Matteuci einer der ersten Wissenschaftler, der elektrische Ströme bei Tauben untersuchte. 1893 stellte der Schweizer Physiologe Wilhelm His, berühmt als Begründer der Histologie und Erfinder des Mikrotoms (ein Instrument, das erlaubt es, biologisches Gewebe zu schneiden, um es unter dem Mikroskop zu analysieren), lieferte neue Erkenntnisse auf dem Gebiet der Elektrophysiologie Herz. Und bereits 1932 entdeckten und erfanden Holzmann und Scherf das Elektrokardiogramm.

Momentan, Die Neurowissenschaft wird durch Forschung und Fortschritte bei neuen elektrophysiologischen Techniken genährt die eine Mikro- (vom einfachen Ionenkanal) und eine Makro- (bis hin zum kompletten Gehirn) Analyse von Gehirnstrukturen ermöglichen.

Fortschritte im Wissen über die Funktionsweise des Verhaltens und des menschlichen Nervensystems basieren auf Studien, in denen elektrische Signale von einzelnen Neuronen und großen neuronalen Gruppen werden aufgezeichnet. In der Neuropsychologie geht es beispielsweise darum, die Zusammenhänge zwischen bestimmten Hirnarealen und kognitiven Funktionen zu erforschen Vorgesetzte oder bestimmte Verhaltensweisen, daher sind die in der Elektrophysiologie verwendeten Aufzeichnungstechniken der elektrischen Aktivität so wichtig.

Die elektrischen Eigenschaften von Zellen

Wenn wir in der Elektrophysiologie über das Studium elektrischer Eigenschaften sprechen, beziehen wir uns auf die Ionenflussanalyse (ein Atom oder eine Gruppe davon mit einer elektrischen Ladung, die positiv oder Kation und negativ oder sein kann Anion) und zum Ruhe- und Aktivitätszustand erregbarer Zellen (Neuronen, Herzzellen, usw.).

Die Erregbarkeit einer Zelle ist eine Eigenschaft, die es ihr ermöglicht, aktiv auf die Anwendung eines Reizes zu reagieren, dh auf jede energetische Veränderung in der Umgebung. Diese Reize können unterschiedlicher Art sein: mechanisch, thermisch, Schall, Licht usw. Zum Beispiel gibt ihnen diese Erregbarkeit in Neuronen die Fähigkeit, sein elektrisches Potential zu ändern, um diesen Nervenimpuls zu übertragendurch das Axon zu anderen Neuronen.

Die Membran, die die Zelle umhüllt, reguliert den Durchgang von Ionen von außen nach innen, da sie unterschiedliche Konzentrationen davon enthalten. Alle Zellen haben einen Potentialunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zelle, der als Membranpotential bezeichnet wird und auf die Existenz zurückzuführen ist Ionenkonzentrationsgradienten auf beiden Seiten der Membran sowie Unterschiede in der relativen Permeabilität der Zellmembran für verschiedene Ionen gegenwärtig.

Darüber hinaus erfüllen erregbare Zellen ihre Funktionen durch die Erzeugung elektrischer Signale in Bezug auf Änderungen des Membranpotentials, ein Schlüsselkonzept der Elektrophysiologie. Diese elektrischen Signale können sein: kurz und von großer Amplitude (wie Aktionspotentiale), verantwortlich für die schnelle Übertragung von Informationen und über große Entfernungen; langsamere und niedrigere Spannung, mit einer integrierenden Funktion; und Niederspannung (wie synaptische Potentiale), die durch synaptische Wirkung verursacht werden.

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Arten von elektrophysiologischen Messwerten

Die Aufzeichnung der elektrischen Aktivität kann in verschiedenen biologischen Geweben und Zellen sowie mit verschiedenen elektrophysiologischen Techniken erfolgen.

Die häufigsten elektrophysiologischen Aufzeichnungen Dazu gehören: Elektrokardiogramm, Elektroenzephalographie und Elektromyographie. Als nächstes erklären wir genauer, woraus jeder von ihnen besteht.

1. Elektrokardiogramm

Das Elektrokardiogramm (EKG) ist eine elektrophysiologische Technik, die für die Aufzeichnung der elektrischen Aktivität des Herzens verantwortlich ist. Herz, durch die Untersuchung von Spannungsänderungen während einer bestimmten Zeit (die normalerweise 30 Sekunden). Auf dem Monitor des Elektrokardiographen, ähnlich einem Fernsehbildschirm, wird üblicherweise ein Graph aufgezeichnet.

Die im EKG erfasste elektrische Aktivität des Herzens kann in Form einer anders dargestellten Kurve beobachtet werden Wellen, die dem Weg elektrischer Impulse durch die verschiedenen Strukturen des Geräts entsprechen Herz.

Diese Prüfung ist ein Muss für die Untersuchung von Herzproblemen wie Arrhythmien, Herzkrankheiten oder akuten Schüben bei Koronarerkrankungenwie Herzinfarkt.

Ein EKG wird wie folgt durchgeführt:

• Der Patient legt sich hin und Elektroden werden an Armen, Beinen und Brust platziert. Manchmal ist es notwendig, den Bereich zu reinigen oder zu rasieren.
• Die Elektroden des Elektrokardiographen werden über Elektroden, die an den Knöcheln, Handgelenken und der Brust angebracht sind, mit der Haut des Subjekts verbunden. So wird die elektrische Aktivität von verschiedenen Positionen erfasst.
• Die Person sollte entspannt, ruhig, mit unbeweglichen Armen und Beinen und mit einem normalen Atemrhythmus bleiben.

2. Elektroenzephalogramm

Ein Elektroenzephalogramm (EEG) ist eine elektrophysiologische Technik, die erkennt und zeichnet elektrische Aktivität im Gehirn auf, durch kleine Elektroden, die auf der Kopfhaut der Person befestigt sind. Dieser Test ist nicht-invasiv und wird häufig in der Neurowissenschaft verwendet, um die Funktion des zentralen Nervensystems und insbesondere der Großhirnrinde zu beobachten und zu untersuchen.

Mit dieser Technik können neurologische Veränderungen diagnostiziert werden, die auf Krankheiten wie Epilepsie, Enzephalopathien, Narkolepsie, Demenz oder neurodegenerative Erkrankungen hindeuten. Darüber hinaus ermöglicht das EEG auch die Erkennung normaler und pathologischer Rhythmen der Gehirnaktivität wie die Wellen, die wir normalerweise sowohl im Wachzustand als auch im Schlaf haben: Alpha, Beta, Delta, Theta und Gamma.

Diese Prüfung auch häufig in Untersuchungen von Schlafphasen verwendet (Polysomnographie), um mögliche Anomalien in den Aufzeichnungen der Augenbewegungszyklen zu erkennen schnelle (REM) und normale (NREM) Schlafzyklen sowie zur Erkennung anderer möglicher Schlafstörungen Traum.

Das EEG dauert etwa 30 Minuten und kann in einem Krankenhaus oder in einer neurophysiologischen Abteilung durchgeführt werden. Dazu sitzt der Patient auf einem Stuhl und die Elektroden werden angebracht (zwischen 15 und 25 Sensoren) mit einem Haargel auf die Kopfhaut, damit die elektrische Aktivität aufgezeichnet wird korrekt. Und während die Person entspannt ist, wird der Test durchgeführt.

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3. Elektromyogramm

Ein Elektromyogramm (EMG) ist ein Verfahren, das verwendet wird um die elektrische Aktivität von Muskeln und ihren Nervenzellen oder Motoneuronen zu untersuchen. Diese Neuronen übertragen die elektrischen Signale, die Muskelaktivität und -kontraktion hervorrufen.

Elektroden werden benötigt, um ein EMG durchzuführen, und werden entweder in Ruhe oder während des Trainings auf die Muskeln gelegt. Um die Muskelreaktion zu erkennen, muss eine kleine Nadel eingeführt werden, weshalb dies für den Patienten manchmal lästig sein kann.

Die einzige Komplikation dieses Tests besteht darin, dass es zu einer leichten Blutung an der Einführungsstelle des Blutes kommt Elektrode, daher ist auf Patienten mit einer Gerinnungsstörung oder in Behandlung zu achten Antikoagulanzien.

Eine andere elektrophysiologische Technik, die manchmal EMG begleitet, ist Elektroneurographie, die die Geschwindigkeit der Reizleitung durch Nerven untersucht. Dazu wird ein Nerv mit schwachen elektrischen Impulsen stimuliert, wobei Sensoren, die auf der Haut platziert werden, die Reize sammeln die Reaktion anderer entfernter Sensoren und erfasst so, wie lange es dauert, bis die Reaktion erfolgt, wenn von einer Seite zur anderen gefahren wird. andere.

Bibliographische Referenzen:

• Gilman, S. und Winans, S. (1989). Prinzipien der klinischen Neuroanatomie und Neurophysiologie. Zweite Ausgabe. Moderne manuelle Redaktion. Mexiko.
• Schmidt, R. F., Dudel, J., Jaenig, W., & Zimmermann, M. (2012). Grundlagen der Neurophysiologie. Springer Wissenschafts- und Wirtschaftsmedien.