Sähköfysiologia: mitä se on ja miten sitä tutkitaan

Sähköfysiologian tehtävänä on analysoida ja tutkia sisällä tapahtuvia sähköprosesseja kehomme eri elimet, kudokset ja rakenteet, kuten sydän, lihakset tai aivot. Sen käyttö kliinisessä käytännössä auttaa meitä havainnoimaan ja diagnosoimaan erilaisia ​​patologioita ja sairauksia.

Tässä artikkelissa selitämme mitä on elektrofysiologia ja mistä tärkeimmät sähköisen toiminnan kirjaamisen tekniikat koostuvat.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Ihmisen aivojen osat (ja toiminnot)"

Mitä on sähköfysiologia?

Elektrofysiologia on Tiede, joka tutkii solujen sähköisiä ominaisuuksia ja organismin biologista kudosta. Vaikka tunnetuin tutkimus liittyy sydänjärjestelmään, mittaukset (kuten jännitteen muutos tai sähkövirta) muun tyyppisissä kehon rakenteissa, kuten lihaksissa tai aivoissa, aktiivisuutta mittaavien elektrodien avulla sähkö.

1800-luvun puolivälissä italialainen fyysikko Carlo Matteuci oli yksi ensimmäisistä tutkijoista, joka tutki kyyhkysten sähkövirtoja. Vuonna 1893 sveitsiläinen fysiologi Wilhelm His, kuuluisa histologian perustajasta ja mikrotomin (instrumentin, joka mahdollistaa biologisen kudoksen leikkaamisen ja analysoinnin mikroskoopilla), jos uusia löydöksiä sähköfysiologian alalla sydämen. Ja jo vuonna 1932 Holzmann ja Scherf löysivät ja keksivät elektrokardiogrammin.

Tällä hetkellä, neurotiede ravitsee tutkimusta ja uusien sähköfysiologisten tekniikoiden kehitystä jotka mahdollistavat aivorakenteiden mikro- (yksinkertaisesta ionikanavasta) ja makro- (koko aivoihin asti) analyysin.

Käyttäytymisen ja ihmisen hermoston toiminnan tuntemuksen edistyminen perustuu tutkimuksiin, joissa yksittäisten hermosolujen ja laajamittaisten hermosoluryhmien sähköiset signaalit tallennetaan. Esimerkiksi neuropsykologiassa se pyrkii tutkimaan tiettyjen aivoalueiden ja kognitiivisten toimintojen välisiä korrelaatioita. esimiehiä tai tiettyjä käyttäytymismalleja, joten sähköfysiologiassa käytetyt sähköisen aktiivisuuden tallennustekniikat ovat sellaisia tärkeä.

Solujen sähköiset ominaisuudet

Sähköfysiologiassa, kun puhumme sähköisten ominaisuuksien tutkimuksesta, viittaamme siihen ionivirtausanalyysi (atomi tai niiden ryhmä sähkövarauksella, joka voi olla positiivinen tai kationinen ja negatiivinen tai anioni) sekä lepotilaan ja kiihtyvien solujen (neuronien, sydänsolujen, jne.).

Solun kiihtyvyys on ominaisuus, jonka avulla se voi reagoida aktiivisesti ärsykkeen käyttöön eli ympäristön kaikkiin energeettisiin vaihteluihin. Näitä ärsykkeitä voi olla monenlaisia: mekaanisia, lämpö-, ääni-, valo- jne. Esimerkiksi neuroneissa tämä kiihtyvyys antaa heille kyky muuttaa sähköistä potentiaaliaan välittääkseen hermoimpulssinaksonin kautta muihin hermosoluihin.

Solua peittävä kalvo säätelee ionien kulkua ulkopuolelta sisään, koska ne sisältävät niitä eri pitoisuuksina. Kaikilla soluilla on potentiaaliero solun sisä- ja ulkopuolen välillä, nimeltään kalvopotentiaali, joka johtuu solun olemassaolosta ionikonsentraatiogradientit kalvon molemmilla puolilla sekä erot solukalvon suhteellisessa läpäisevyydessä eri ioneille esittää.

Lisäksi virittyvät solut suorittavat tehtävänsä tuottamalla sähköisiä signaaleja kalvopotentiaalin muutokset, avainkäsite sähköfysiologiassa. Nämä sähköiset signaalit voivat olla: lyhyitä ja suuriamplitudisia (kuten toimintapotentiaalia), jotka vastaavat tiedon siirtämisestä nopeasti ja pitkiä matkoja; hitaampi ja pienempi jännite integrointitoiminnolla; ja pienjännite (kuten synaptiset potentiaalit), jotka johtuvat synaptisesta toiminnasta.

• Saatat olla kiinnostunut: "Toimintapotentiaali: mikä se on ja mitkä ovat sen vaiheet?"

Sähköfysiologisten lukemien tyypit

Sähköisen aktiivisuuden tallentaminen voi tapahtua erilaisissa biologisissa kudoksissa ja soluissa sekä erilaisilla sähköfysiologisilla tekniikoilla.

Yleisimmät sähköfysiologiset tallenteet Niihin kuuluvat: elektrokardiogrammi, elektroenkefalografia ja elektromyografia. Seuraavaksi selitämme tarkemmin, mistä kukin niistä koostuu.

1. Elektrokardiogrammi

Elektrokardiogrammi (EKG) on sähköfysiologinen tekniikka, joka vastaa sydämen sähköisen toiminnan tallentamisesta. sydän, tutkimalla jännitteen muutoksia tietyn ajan kuluessa (joka ei yleensä ylitä 30 sekuntia). Diagrammi tallennetaan yleensä elektrokardiografin monitoriin, joka on samanlainen kuin televisioruudulla.

EKG: ssä kerätty sydämen sähköinen aktiivisuus voidaan havaita erilaista jäljitystä aallot, jotka vastaavat sähköisten impulssien reittiä laitteen eri rakenteiden läpi sydämen.

Tämä testi on pakollinen sydänongelmien, kuten rytmihäiriöiden, sydänsairauksien tai sepelvaltimotaudin akuuttien jaksojen tutkimukseenkuten sydäninfarkti.

EKG suoritetaan seuraavasti:

• Potilas makaa ja elektrodit asetetaan käsivarsiin, jalkoihin ja rintaan. Joskus on tarpeen puhdistaa tai ajella alue.
• Elektrokardiografin johdot on liitetty kohteen ihoon nilkoihin, ranteisiin ja rintaan kiinnitetyillä elektrodeilla. Näin sähköaktiivisuus kerätään eri asennoista.
• Henkilön tulee pysyä rentona, hiljaisena, kädet ja jalat liikkumattomina ja normaali hengitysrytmi.

2. Aivosähkökäyrä

Elektroenkefalogrammi (EEG) on sähköfysiologinen tekniikka, joka havaitsee ja tallentaa aivojen sähköisen toiminnan, pienten elektrodien kautta, jotka on kiinnitetty henkilön päänahkaan. Tämä testi on ei-invasiivinen, ja sitä käytetään yleisesti neurotieteessä keskushermoston ja erityisesti aivokuoren toiminnan tarkkailuun ja tutkimiseen.

Tällä tekniikalla voidaan diagnosoida neurologisia muutoksia, jotka viittaavat sairauksiin, kuten epilepsiaan, enkefalopatioihin, narkolepsiaan, dementiaan tai hermostoa rappeutuviin sairauksiin. Lisäksi EEG mahdollistaa myös aivojen normaalin ja patologisen rytmin tunnistamisen kuten aallot, joita meillä yleensä on sekä valvetilassa että unessa: alfa, beeta, delta, theta ja gamma.

Tämäkin testi käytetään usein univaiheiden tutkimuksissa (polysomnografia), havaitsemaan mahdolliset poikkeavuudet silmän liikesyklien tallennuksissa nopeat (REM) ja normaalit (NREM) unijaksot sekä muiden mahdollisten unihäiriöiden havaitseminen unelma.

EEG kestää noin 30 minuuttia ja se voidaan tehdä sairaalassa tai neurofysiologian yksikössä. Suorittaakseen sen potilas istuu tuolissa ja elektrodit on kiinnitetty (välillä 15-25 anturit) päänahkaan käyttämällä hiusgeeliä, jotta sähköinen aktiivisuus tallennetaan oikein. Ja kun henkilö on rentoutunut, testi suoritetaan.

• Saatat olla kiinnostunut: "Unen 5 vaihetta: hitaista aalloista REM: iin"

3. elektromyogrammi

Elektromyogrammi (EMG) on menetelmä, jota käytetään tutkia lihasten ja niiden hermosolujen tai liikehermosolujen sähköistä toimintaa. Nämä neuronit lähettävät sähköisiä signaaleja, jotka tuottavat lihasten toimintaa ja supistumista.

Elektrodeja tarvitaan EMG: n suorittamiseen, ja ne asetetaan lihaksiin joko levossa tai harjoituksen aikana. Lihasvasteen havaitsemiseksi on tarpeen laittaa pieni neula, minkä vuoksi se voi joskus olla potilaalle ärsyttävää.

Ainoa tämän testin komplikaatio on, että se aiheuttaa hieman verenvuotoa testin asennuskohdassa elektrodi, joten on tarpeen ottaa huomioon potilaat, joilla on hyytymishäiriö tai jotka ovat hoidossa antikoagulantti.

Toinen sähköfysiologinen tekniikka, joka joskus liittyy EMG: hen, on elektroneurografia, joka tutkii impulssien johtumisnopeutta hermojen läpi. Tätä varten hermoa stimuloidaan matalan intensiteetin sähköimpulsseilla käyttämällä iholle asetettuja antureita, jotka keräävät Vastaus muista etäällä sijaitsevista antureista, mikä kirjaa, kuinka kauan vasteen esiintyminen kestää ajettaessa puolelta toiselle. muu.

Bibliografiset viittaukset:

• Gilman, S, ja Winans, S. (1989). Kliinisen neuroanatomian ja neurofysiologian periaatteet. Toinen painos. Moderni käsikirja pääkirjoitus. Meksiko.
• Schmidt, R. F., Dudel, J., Jaenig, W., & Zimmermann, M. (2012). Neurofysiologian perusteet. Springer Science & Business Media.