Ηλεκτροφυσιολογία: τι είναι και πώς διερευνάται

Η ηλεκτροφυσιολογία είναι υπεύθυνη για την ανάλυση και τη μελέτη των ηλεκτρικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα σε διάφορα όργανα, ιστούς και δομές του σώματός μας, όπως η καρδιά, οι μύες ή το εγκέφαλος. Η εφαρμογή του στην κλινική πράξη μας βοηθά να παρατηρήσουμε και να διαγνώσουμε διαφορετικές παθολογίες και ασθένειες.

Σε αυτό το άρθρο εξηγούμε τι είναι ηλεκτροφυσιολογία και σε τι συνίστανται οι κύριες τεχνικές καταγραφής της ηλεκτρικής δραστηριότητας.

• Σχετικό άρθρο: "Μέρη του ανθρώπινου εγκεφάλου (και λειτουργίες)"

Τι είναι η ηλεκτροφυσιολογία;

Η ηλεκτροφυσιολογία είναι η επιστήμη που μελετά τις ηλεκτρικές ιδιότητες των κυττάρων και του βιολογικού ιστού ενός οργανισμού. Αν και η πιο γνωστή μελέτη σχετίζεται με το καρδιακό σύστημα, μετρήσεις (όπως η αλλαγή της τάσης ή η ηλεκτρικό ρεύμα) σε άλλους τύπους δομών του σώματος, όπως οι μύες ή ο εγκέφαλος, μέσω της χρήσης ηλεκτροδίων που μετρούν τη δραστηριότητα ηλεκτρικός.

Στα μέσα του 19ου αιώνα, ο Ιταλός φυσικός Carlo Matteuci ήταν ένας από τους πρώτους επιστήμονες που μελέτησαν τα ηλεκτρικά ρεύματα σε περιστέρια. Το 1893, ο Ελβετός φυσιολόγος Wilhelm His, διάσημος ως ο ιδρυτής της ιστολογίας και εφευρέτης του μικροτόμου (ένα όργανο που επιτρέπει την τομή βιολογικού ιστού για ανάλυση υπό μικροσκόπιο), παρέχοντας νέα ευρήματα στον τομέα της ηλεκτροφυσιολογίας καρδιακός. Και ήδη το 1932, οι Holzmann και Scherf, ανακάλυψαν και επινόησαν το ηλεκτροκαρδιογράφημα.

Επί του παρόντος, η νευροεπιστήμη τρέφεται από την έρευνα και την πρόοδο στις νέες ηλεκτροφυσιολογικές τεχνικές που επιτρέπουν μικρο (από ένα απλό κανάλι ιόντων) και μακρο (μέχρι τον πλήρη εγκέφαλο) ανάλυση των δομών του εγκεφάλου.

Η πρόοδος στη γνώση της λειτουργίας της συμπεριφοράς και του ανθρώπινου νευρικού συστήματος βασίζεται σε μελέτες στις οποίες καταγράφονται ηλεκτρικά σήματα από μεμονωμένους νευρώνες και νευρωνικές ομάδες μεγάλης κλίμακας. Στη νευροψυχολογία, για παράδειγμα, επιδιώκει να διερευνήσει τις συσχετίσεις μεταξύ ορισμένων περιοχών του εγκεφάλου και των γνωστικών λειτουργιών ανώτεροι ή ορισμένες συμπεριφορές, εξ ου και οι τεχνικές καταγραφής της ηλεκτρικής δραστηριότητας που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτροφυσιολογία είναι έτσι σπουδαίος.

Οι ηλεκτρικές ιδιότητες των κυττάρων

Στην ηλεκτροφυσιολογία, όταν μιλάμε για μελέτη ηλεκτρικών ιδιοτήτων, αναφερόμαστε στο ανάλυση ροής ιόντων (ένα άτομο ή μια ομάδα από αυτά με ηλεκτρικό φορτίο, το οποίο μπορεί να είναι θετικό ή κατιόν και αρνητικό ή ανιόν) και στην κατάσταση ηρεμίας και δραστηριότητας διεγέρσιμων κυττάρων (νευρώνες, καρδιακά κύτταρα, και τα λοιπά.).

Η διεγερσιμότητα ενός κυττάρου είναι μια ιδιότητα που του επιτρέπει να ανταποκρίνεται ενεργά στην εφαρμογή ενός ερεθίσματος, δηλαδή σε οποιαδήποτε ενεργειακή παραλλαγή στο περιβάλλον. Αυτά τα ερεθίσματα μπορεί να είναι πολλαπλών ειδών: μηχανικά, θερμικά, ηχητικά, φωτεινά κ.λπ. Για παράδειγμα, στους νευρώνες, αυτή η διεγερσιμότητα τους δίνει την ικανότητα να αλλάζει το ηλεκτρικό του δυναμικό για τη μετάδοση αυτής της νευρικής ώθησηςμέσω του άξονα σε άλλους νευρώνες.

Η μεμβράνη που καλύπτει το κύτταρο ρυθμίζει τη διέλευση των ιόντων από το εξωτερικό προς το εσωτερικό, αφού περιέχουν διαφορετικές συγκεντρώσεις τους. Όλα τα κύτταρα έχουν μια διαφορά δυναμικού μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του κυττάρου, που ονομάζεται δυναμικό μεμβράνης, η οποία οφείλεται στην ύπαρξη ιοντικές διαβαθμίσεις συγκέντρωσης και στις δύο πλευρές της μεμβράνης, καθώς και διαφορές στη σχετική διαπερατότητα της κυτταρικής μεμβράνης σε διαφορετικά ιόντα παρόν.

Επιπλέον, τα διεγέρσιμα κύτταρα εκτελούν τις λειτουργίες τους παράγοντας ηλεκτρικά σήματα από την άποψη του αλλαγές στο δυναμικό της μεμβράνης, μια βασική έννοια στην ηλεκτροφυσιολογία. Αυτά τα ηλεκτρικά σήματα μπορεί να είναι: σύντομα και μεγάλου πλάτους (όπως δυναμικά δράσης), υπεύθυνα για τη γρήγορη μετάδοση πληροφοριών και σε μεγάλες αποστάσεις. πιο αργή και χαμηλότερη τάση, με λειτουργία ολοκλήρωσης. και χαμηλής τάσης (όπως συναπτικά δυναμικά), τα οποία προκαλούνται από συναπτική δράση.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Δυνατότητα δράσης: τι είναι και ποιες οι φάσεις του;"

Τύποι ηλεκτροφυσιολογικών μετρήσεων

Η καταγραφή της ηλεκτρικής δραστηριότητας μπορεί να συμβεί σε διαφορετικούς βιολογικούς ιστούς και κύτταρα, καθώς και με διαφορετικές τεχνικές ηλεκτροφυσιολογίας.

Οι πιο συχνές ηλεκτροφυσιολογικές καταγραφές Περιλαμβάνουν: ηλεκτροκαρδιογράφημα, ηλεκτροεγκεφαλογραφία και ηλεκτρομυογραφία. Στη συνέχεια, εξηγούμε λεπτομερέστερα από τι αποτελείται το καθένα από αυτά.

1. Ηλεκτροκαρδιογράφημα

Το ηλεκτροκαρδιογράφημα (ΗΚΓ) είναι μια τεχνική ηλεκτροφυσιολογίας που είναι υπεύθυνη για την καταγραφή της ηλεκτρικής δραστηριότητας της καρδιάς. καρδιά, μέσω της μελέτης των μεταβολών της τάσης κατά τη διάρκεια ενός συγκεκριμένου χρόνου (που συνήθως δεν υπερβαίνει το 30 δευτερόλεπτα). Ένα γράφημα συνήθως καταγράφεται στην οθόνη, παρόμοιο με μια οθόνη τηλεόρασης, του ηλεκτροκαρδιογράφου.

Η ηλεκτρική δραστηριότητα της καρδιάς που συλλέγεται στο ΗΚΓ μπορεί να παρατηρηθεί με τη μορφή ανίχνευσης που παρουσιάζει διαφορετικά κύματα που αντιστοιχούν στη διαδρομή των ηλεκτρικών παλμών μέσω των διαφορετικών δομών της συσκευής καρδιακός.

Αυτό το τεστ είναι απαραίτητο για τη μελέτη καρδιακών προβλημάτων όπως αρρυθμίες, καρδιακές παθήσεις ή οξέα επεισόδια στεφανιαίας νόσουόπως το έμφραγμα του μυοκαρδίου.

Το ΗΚΓ εκτελείται ως εξής:

• Ο ασθενής ξαπλώνει και τα ηλεκτρόδια τοποθετούνται στα χέρια, τα πόδια και το στήθος. Μερικές φορές είναι απαραίτητο να καθαρίσετε ή να ξυρίσετε την περιοχή.
• Τα καλώδια ηλεκτροκαρδιογράφου συνδέονται με το δέρμα του ατόμου μέσω ηλεκτροδίων που συνδέονται στους αστραγάλους, τους καρπούς και το στήθος. Έτσι συλλέγεται η ηλεκτρική δραστηριότητα από διαφορετικές θέσεις.
• Το άτομο πρέπει να παραμένει χαλαρό, ήσυχο, με χέρια και πόδια ακίνητα και με κανονικό ρυθμό αναπνοής.

2. Ηλεκτροκεφαλογράφημα

Το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (EEG) είναι μια τεχνική ηλεκτροφυσιολογίας που ανιχνεύει και καταγράφει την ηλεκτρική δραστηριότητα στον εγκέφαλο, μέσω μικρών ηλεκτροδίων που στερεώνονται στο τριχωτό της κεφαλής του ατόμου. Αυτή η εξέταση είναι μη επεμβατική και χρησιμοποιείται συνήθως στη νευροεπιστήμη για την παρατήρηση και τη μελέτη της λειτουργίας του κεντρικού νευρικού συστήματος και, πιο συγκεκριμένα, του εγκεφαλικού φλοιού.

Με αυτή την τεχνική μπορούν να διαγνωστούν νευρολογικές αλλοιώσεις που υποδηλώνουν ασθένειες όπως επιληψία, εγκεφαλοπάθειες, ναρκοληψία, άνοια ή νευροεκφυλιστικές ασθένειες. Επιπλέον, το ΗΕΓ καθιστά επίσης δυνατό τον εντοπισμό φυσιολογικών και παθολογικών ρυθμών της εγκεφαλικής δραστηριότητας όπως τα κύματα που έχουμε συνήθως και σε κατάσταση εγρήγορσης και ύπνου: άλφα, βήτα, δέλτα, θήτα και γάμμα.

Αυτό το τεστ επίσης χρησιμοποιείται συχνά σε μελέτες φάσεων ύπνου (πολυσυπνογραφία), για την ανίχνευση πιθανών ανωμαλιών στις καταγραφές κύκλων οφθαλμικής κίνησης γρήγοροι (REM) και κανονικοί (NREM) κύκλοι ύπνου, καθώς και για τον εντοπισμό άλλων πιθανών διαταραχών ύπνου όνειρο.

Το ΗΕΓ διαρκεί περίπου 30 λεπτά και μπορεί να πραγματοποιηθεί σε νοσοκομείο ή σε νευροφυσιολογική μονάδα. Για να το εκτελέσει, ο ασθενής κάθεται σε μια καρέκλα και τα ηλεκτρόδια συνδέονται (μεταξύ 15 και 25 αισθητήρες) στο τριχωτό της κεφαλής, χρησιμοποιώντας ένα τζελ μαλλιών έτσι ώστε να καταγράφεται η ηλεκτρική δραστηριότητα σωστά. Και ενώ το άτομο είναι χαλαρό, γίνεται το τεστ.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Οι 5 φάσεις του ύπνου: από τα αργά κύματα στο REM"

3. ηλεκτρομυογράφημα

Το ηλεκτρομυογράφημα (EMG) είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται να μελετήσει την ηλεκτρική δραστηριότητα των μυών και των νευρικών κυττάρων ή των κινητικών νευρώνων τους. Αυτοί οι νευρώνες μεταδίδουν τα ηλεκτρικά σήματα που παράγουν μυϊκή δραστηριότητα και συστολή.

Τα ηλεκτρόδια χρειάζονται για την εκτέλεση ενός ΗΜΓ και τοποθετούνται στους μύες, είτε σε ηρεμία είτε κατά τη διάρκεια της άσκησης. Για την ανίχνευση της μυϊκής απόκρισης είναι απαραίτητο να τοποθετήσετε μια μικρή βελόνα, γι' αυτό μερικές φορές μπορεί να είναι ενοχλητική για τον ασθενή.

Η μόνη επιπλοκή αυτής της εξέτασης είναι ότι προκαλεί μικρή αιμορραγία στο σημείο εισαγωγής του ηλεκτρόδιο, επομένως είναι απαραίτητο να λαμβάνονται υπόψη ασθενείς με διαταραχή της πήξης ή που υποβάλλονται σε θεραπεία αντιπηκτικό.

Μια άλλη τεχνική ηλεκτροφυσιολογίας που μερικές φορές συνοδεύει το ΗΜΓ είναι ηλεκτρονευρογραφία, η οποία μελετά την ταχύτητα αγωγής των παλμών μέσω των νεύρων. Για να γίνει αυτό, ένα νεύρο διεγείρεται με χαμηλής έντασης ηλεκτρικά ερεθίσματα, χρησιμοποιώντας αισθητήρες που τοποθετούνται στο δέρμα που συλλέγουν το απόκριση από άλλους αισθητήρες που βρίσκονται σε απόσταση, καταγράφοντας έτσι πόσο χρόνο χρειάζεται για να συμβεί η απόκριση όταν οδηγείτε από τη μια πλευρά στην άλλη. άλλα.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Gilman, S και Winans, S. (1989). Αρχές Κλινικής Νευροανατομίας και Νευροφυσιολογίας. Δεύτερη έκδοση. Modern Manual Editorial. Μεξικό.
• Schmidt, R. F., Dudel, J., Jaenig, W., & Zimmermann, M. (2012). Βασικές αρχές νευροφυσιολογίας. Springer Science & Business Media.