Elektrofüsioloogia: mis see on ja kuidas seda uuritakse

Elektrofüsioloogia vastutab selles toimuvate elektriliste protsesside analüüsimise ja uurimise eest meie keha erinevad organid, kuded ja struktuurid, nagu süda, lihased või aju. Selle kasutamine kliinilises praktikas aitab meil jälgida ja diagnoosida erinevaid patoloogiaid ja haigusi.

Selles artiklis selgitame mis on elektrofüsioloogia ja millest koosnevad peamised elektrilise aktiivsuse registreerimise tehnikad.

• Seotud artikkel: "Inimese aju osad (ja funktsioonid)"

Mis on elektrofüsioloogia?

Elektrofüsioloogia on teadus, mis uurib rakkude ja organismi bioloogilise koe elektrilisi omadusi. Kuigi tuntuim uuring on seotud südamesüsteemiga, on mõõtmised (nt pinge muutus või elektrivool) muud tüüpi kehastruktuurides, näiteks lihastes või ajus, kasutades aktiivsust mõõtvaid elektroode elektriline.

19. sajandi keskel oli Itaalia füüsik Carlo Matteuci üks esimesi teadlasi, kes uuris tuvide elektrivoolu. Aastal 1893, Šveitsi füsioloog Wilhelm His, kes oli kuulus histoloogia rajaja ja mikrotoomi (instrument, mis võimaldab mikroskoobi all analüüsida bioloogilisi kudesid), pakkudes uusi leide elektrofüsioloogia valdkonnas südame. Ja juba 1932. aastal avastasid ja leiutasid Holzmann ja Scherf elektrokardiogrammi.

Praegu neuroteadus on toidetud teadusuuringutest ja uute elektrofüsioloogiliste tehnikate edusammudest mis võimaldavad ajustruktuuride mikro- (alates lihtsast ioonkanalist) ja makroanalüüsi (kuni täieliku ajuni).

Käitumise ja inimese närvisüsteemi toimimise teadmiste edusammud põhinevad uuringutel, milles registreeritakse üksikute neuronite ja suuremahuliste neuronirühmade elektrilised signaalid. Näiteks neuropsühholoogias püüab see uurida seoseid teatud ajupiirkondade ja kognitiivsete funktsioonide vahel. ülemused või teatud käitumisviisid, seega on elektrofüsioloogias kasutatavad elektrilise aktiivsuse registreerimistehnikad sellised oluline.

Rakkude elektrilised omadused

Elektrofüsioloogias, kui me räägime elektriliste omaduste uurimisest, viitame sellele ioonivoolu analüüs (aatom või nende rühm elektrilaenguga, mis võib olla positiivne või katioon ja negatiivne või anioon) ning erutatavate rakkude (neuronid, südamerakud, jne.).

Raku erutuvus on omadus, mis võimaldab tal aktiivselt reageerida stiimuli rakendamisele, st keskkonna mis tahes energeetilisele variatsioonile. Neid stiimuleid võib olla mitut tüüpi: mehaanilised, termilised, heli-, valgus- jne. Näiteks neuronites annab see erutuvus neile võime muuta oma elektrilist potentsiaali selle närviimpulsi edastamiseksaksoni kaudu teistele neuronitele.

Rakku kattev membraan reguleerib ioonide liikumist väljastpoolt sissepoole, kuna need sisaldavad neid erinevas kontsentratsioonis. Kõigil rakkudel on potentsiaalide erinevus raku sise- ja välispinna vahel, mida nimetatakse membraanipotentsiaaliks, mis on tingitud raku olemasolust ioonide kontsentratsiooni gradiendid mõlemal pool membraani, samuti erinevused rakumembraani suhtelises läbilaskvuses erinevatele ioonidele kohal.

Lisaks täidavad erutavad rakud oma ülesandeid, tekitades elektrilisi signaale membraanipotentsiaali muutused, elektrofüsioloogia põhikontseptsioon. Need elektrilised signaalid võivad olla: lühikesed ja suure amplituudiga (näiteks tegevuspotentsiaaliga), vastutavad teabe kiire ja suurte vahemaade tagant edastamise eest; aeglasem ja madalam pinge, integreeriva funktsiooniga; ja madalpinge (nagu sünaptilised potentsiaalid), mis on põhjustatud sünaptilisest tegevusest.

• Teid võivad huvitada: "Tegevuspotentsiaal: mis see on ja millised on selle etapid?"

Elektrofüsioloogiliste näitude tüübid

Elektrilise aktiivsuse registreerimine võib toimuda erinevates bioloogilistes kudedes ja rakkudes, aga ka erinevate elektrofüsioloogiliste meetoditega.

Levinumad elektrofüsioloogilised salvestised Nende hulka kuuluvad: elektrokardiogramm, elektroentsefalograafia ja elektromüograafia. Järgmisena selgitame üksikasjalikumalt, millest igaüks neist koosneb.

1. Elektrokardiogramm

Elektrokardiogramm (EKG) on elektrofüsioloogia meetod, mis vastutab südame elektrilise aktiivsuse registreerimise eest. südames, uurides pingemuutusi teatud aja jooksul (mis tavaliselt ei ületa 30 sekundit). Graafik salvestatakse tavaliselt elektrokardiograafi monitorile sarnaselt teleriekraanile.

EKG-sse kogutud südame elektrilist aktiivsust saab jälgida jälgimise kujul, mis näitab erinevat lained, mis vastavad elektriliste impulsside teele läbi seadme erinevate struktuuride südame.

See test on kohustuslik südameprobleemide, nagu arütmia, südamehaigus või koronaarhaiguse ägedad episoodid, uurimiseksnagu müokardiinfarkt.

EKG tehakse järgmiselt:

• Patsient lamab ja elektroodid asetatakse kätele, jalgadele ja rinnale. Mõnikord on vaja piirkonda puhastada või raseerida.
• Elektrokardiograafi juhtmed on pahkluude, randmete ja rindkere külge kinnitatud elektroodide kaudu ühendatud subjekti nahaga. Nii kogutakse elektrilist aktiivsust erinevatest asenditest.
• Inimene peaks jääma lõdvestunud, vaikseks, liikumatute käte ja jalgadega ning normaalse hingamisrütmiga.

2. Elektroentsefalogramm

Elektroentsefalogramm (EEG) on elektrofüsioloogia meetod, mis tuvastab ja registreerib aju elektrilise aktiivsuse, läbi väikeste elektroodide, mis on kinnitatud inimese peanahale. See test on mitteinvasiivne ja seda kasutatakse sageli neuroteaduses kesknärvisüsteemi ja täpsemalt ajukoore toimimise jälgimiseks ja uurimiseks.

Selle tehnika abil saab diagnoosida neuroloogilisi muutusi, mis viitavad sellistele haigustele nagu epilepsia, entsefalopaatia, narkolepsia, dementsus või neurodegeneratiivsed haigused. Lisaks võimaldab EEG tuvastada ka ajutegevuse normaalseid ja patoloogilisi rütme nagu lained, mis meil tavaliselt on nii ärkvelolekus kui ka unes: alfa, beeta, delta, teeta ja gamma.

See test ka kasutatakse sageli unefaaside uuringutes (polüsomnograafia), et tuvastada võimalikke kõrvalekaldeid silmade liikumise tsüklite salvestustes kiired (REM) ja normaalsed (NREM) unetsüklid, samuti teiste võimalike unehäirete tuvastamiseks unistus.

EEG kestab ligikaudu 30 minutit ja seda saab teha haiglas või neurofüsioloogia osakonnas. Selle teostamiseks istub patsient toolile ja elektroodid on kinnitatud (vahemikus 15-25 andurid) peanahale, kasutades juuksegeeli, et registreerida elektriline aktiivsus õigesti. Ja kui inimene on lõdvestunud, viiakse test läbi.

• Teid võivad huvitada: "Une 5 faasi: aeglastest lainetest kuni REM-i"

3. elektromüogramm

Elektromüogramm (EMG) on protseduur, mida kasutatakse lihaste ja nende närvirakkude ehk motoorsete neuronite elektrilise aktiivsuse uurimiseks. Need neuronid edastavad elektrilisi signaale, mis tekitavad lihaste aktiivsust ja kontraktsiooni.

Elektroodid on vajalikud EMG tegemiseks ja asetatakse lihastele kas puhkeolekus või treeningu ajal. Lihase reaktsiooni tuvastamiseks on vaja sisestada väike nõel, mistõttu võib see mõnikord patsiendi jaoks häirida.

Selle testi ainus tüsistus on see, et see põhjustab väikese verejooksu sisestuskohas elektrood, seetõttu on vaja arvestada hüübimishäiretega või ravi saavate patsientidega antikoagulant.

Teine elektrofüsioloogia tehnika, mis mõnikord kaasneb EMG-ga, on elektroneurograafia, mis uurib impulsside läbimise kiirust närvide kaudu. Selleks stimuleeritakse närvi madala intensiivsusega elektriimpulssidega, kasutades nahale asetatud andureid, mis koguvad reaktsioon teistelt kaugusel asuvatelt anduritelt, registreerides nii kaua aega kulub reageerimiseks ühelt küljelt teisele sõites. muud.

Bibliograafilised viited:

• Gilman, S ja Winans, S. (1989). Kliinilise neuroanatoomia ja neurofüsioloogia põhimõtted. Teine väljaanne. Kaasaegne käsiraamatu toimetus. Mehhiko.
• Schmidt, R. F., Dudel, J., Jaenig, W. ja Zimmermann, M. (2012). Neurofüsioloogia alused. Springeri teadus- ja ärimeedia.