L'électrophysiologie: qu'est-ce que c'est et comment l'étudier

L'électrophysiologie est chargée d'analyser et d'étudier les processus électriques qui se déroulent dans différents organes, tissus et structures de notre corps, tels que le cœur, les muscles ou le cerveau. Son application dans la pratique clinique nous aide à observer et à diagnostiquer différentes pathologies et maladies.

Dans cet article nous vous expliquons qu'est-ce que l'électrophysiologie et en quoi consistent les principales techniques d'enregistrement de l'activité électrique.

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Qu'est-ce que l'électrophysiologie ?

L'électrophysiologie est la science qui étudie les propriétés électriques des cellules et du tissu biologique d'un organisme. Bien que l'étude la plus connue soit liée au système cardiaque, des mesures (telles que le changement de tension ou la courant électrique) dans d'autres types de structures corporelles, telles que les muscles ou le cerveau, grâce à l'utilisation d'électrodes qui mesurent l'activité électrique.

Au milieu du XIXe siècle, le physicien italien Carlo Matteuci a été l'un des premiers scientifiques à étudier les courants électriques chez les pigeons. En 1893, le physiologiste suisse Wilhelm His, célèbre pour être le fondateur de l'histologie et l'inventeur du microtome (un instrument qui permet de sectionner des tissus biologiques pour les analyser au microscope), à ​​condition de nouvelles découvertes dans le domaine de l'électrophysiologie cardiaque. Et déjà en 1932, Holzmann et Scherf, découvrent et inventent l'électrocardiogramme.

Actuellement, les neurosciences se nourrissent de la recherche et des avancées des nouvelles techniques électrophysiologiques qui permettent une analyse micro (à partir d'un simple canal ionique) et macro (jusqu'au cerveau complet) des structures cérébrales.

Les progrès de la connaissance du fonctionnement du comportement et du système nerveux humain reposent sur des études dans lesquelles les signaux électriques des neurones individuels et des groupes de neurones à grande échelle sont enregistrés. En neuropsychologie, par exemple, elle cherche à explorer les corrélations entre certaines zones du cerveau et les fonctions cognitives supérieurs ou certains comportements, d'où les techniques d'enregistrement de l'activité électrique utilisées en électrophysiologie important.

Les propriétés électriques des cellules

En électrophysiologie, quand on parle d'étude des propriétés électriques, on se réfère à la analyse de flux ionique (un atome ou un groupe d'atomes avec une charge électrique, qui peut être positive ou cationique, et négative ou anion) et à l'état de repos et d'activité des cellules excitables (neurones, cellules cardiaques, etc.).

L'excitabilité d'une cellule est une propriété qui lui permet de répondre activement à l'application d'un stimulus, c'est-à-dire à toute variation énergétique de l'environnement. Ces stimuli peuvent être de plusieurs types: mécaniques, thermiques, sonores, lumineux, etc. Par exemple, dans les neurones, cette excitabilité leur donne la capacité de changer son potentiel électrique pour transmettre cette impulsion nerveuseà travers l'axone vers d'autres neurones.

La membrane qui recouvre la cellule régule le passage des ions de l'extérieur vers l'intérieur, car ils en contiennent des concentrations différentes. Toutes les cellules ont une différence de potentiel entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule, appelée potentiel de membrane, qui est due à l'existence de gradients de concentration ionique des deux côtés de la membrane, ainsi que des différences dans la perméabilité relative de la membrane cellulaire à différents ions cadeau.

De plus, les cellules excitables remplissent leurs fonctions en produisant des signaux électriques en termes de changements de potentiel de membrane, un concept clé en électrophysiologie. Ces signaux électriques peuvent être: brefs et de grande amplitude (comme les potentiels d'action), chargés de transmettre des informations rapidement et sur de grandes distances; tension plus lente et plus basse, avec une fonction d'intégration; et à basse tension (comme les potentiels synaptiques), qui sont causées par l'action synaptique.

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Types de lectures électrophysiologiques

L'enregistrement de l'activité électrique peut se produire dans différents tissus et cellules biologiques, ainsi qu'avec différentes techniques d'électrophysiologie.

Les enregistrements électrophysiologiques les plus courants Ils comprennent: l'électrocardiogramme, l'électroencéphalographie et l'électromyographie. Ensuite, nous expliquons plus en détail en quoi consiste chacun d'eux.

1. Électrocardiogramme

L'électrocardiogramme (ECG) est une technique d'électrophysiologie chargée d'enregistrer l'activité électrique du cœur. cœur, par l'étude des variations de tension pendant un certain temps (qui ne dépasse généralement pas 30 secondes). Un graphique est généralement enregistré sur le moniteur, semblable à un écran de télévision, de l'électrocardiographe.

L'activité électrique du cœur recueillie dans l'ECG peut être observée sous la forme d'un tracé présentant différentes ondes qui correspondent au trajet des impulsions électriques à travers les différentes structures de l'appareil cardiaque.

Ce test est incontournable pour l'étude des problèmes cardiaques tels que les arythmies, les maladies cardiaques ou les épisodes aigus de maladie coronariennecomme l'infarctus du myocarde.

Un ECG est réalisé comme suit :

• Le patient est allongé et des électrodes sont placées sur les bras, les jambes et la poitrine. Parfois, il est nécessaire de nettoyer ou de raser la zone.
• Les dérivations de l'électrocardiographe sont connectées à la peau du sujet via des électrodes fixées aux chevilles, aux poignets et à la poitrine. C'est ainsi que l'activité électrique est collectée à partir de différentes positions.
• La personne doit rester détendue, calme, avec les bras et les jambes immobiles et avec un rythme respiratoire normal.

2. Électroencéphalogramme

L'électroencéphalogramme (EEG) est une technique d'électrophysiologie qui détecte et enregistre l'activité électrique dans le cerveau, à travers de petites électrodes fixées sur le cuir chevelu de la personne. Ce test est non invasif et est couramment utilisé en neurosciences pour observer et étudier le fonctionnement du système nerveux central et, plus précisément, du cortex cérébral.

Cette technique permet de diagnostiquer des altérations neurologiques suggérant des maladies telles que l'épilepsie, les encéphalopathies, la narcolepsie, la démence ou les maladies neurodégénératives. De plus, l'EEG permet également d'identifier les rythmes normaux et pathologiques de l'activité cérébrale, ainsi que comme les ondes que nous avons habituellement à la fois dans l'état de veille et dans le sommeil: alpha, bêta, delta, thêta et gamma.

Cette épreuve aussi fréquemment utilisé dans les études des phases de sommeil (polysomnographie), pour détecter d'éventuelles anomalies dans les enregistrements des cycles de mouvements oculaires cycles de sommeil rapide (REM) et normal (NREM), ainsi que pour détecter d'autres troubles du sommeil possibles rêve.

L'EEG dure environ 30 minutes et peut être réalisé à l'hôpital ou dans une unité de neurophysiologie. Pour le réaliser, le patient est assis sur une chaise et les électrodes sont fixées (entre 15 et 25 capteurs) sur le cuir chevelu, à l'aide d'un gel capillaire afin d'enregistrer l'activité électrique correctement. Et pendant que la personne est détendue, le test est effectué.

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3. électromyogramme

Un électromyogramme (EMG) est une procédure utilisée étudier l'activité électrique des muscles et de leurs cellules nerveuses ou motoneurones. Ces neurones transmettent les signaux électriques qui produisent l'activité et la contraction musculaires.

Les électrodes sont nécessaires pour effectuer un EMG et sont placées sur les muscles, soit au repos, soit pendant l'exercice. Pour détecter la réponse musculaire, il est nécessaire d'insérer une petite aiguille, c'est pourquoi cela peut parfois être gênant pour le patient.

La seule complication de ce test est qu'il provoque un léger saignement au site d'insertion du électrode, il est donc nécessaire de prendre en compte les patients présentant un trouble de la coagulation ou sous traitement anticoagulant.

Une autre technique d'électrophysiologie qui accompagne parfois l'EMG est l'électroneurographie, qui étudie la vitesse de conduction des impulsions à travers les nerfs. Pour ce faire, un nerf est stimulé par des impulsions électriques de faible intensité, à l'aide de capteurs placés sur la peau qui recueillent les réponse d'autres capteurs situés à distance, enregistrant ainsi le temps nécessaire pour que la réponse se produise lors de la conduite d'un côté à l'autre. autre.

Références bibliographiques:

• Gilman, S, et Winans, S. (1989). Principes de neuroanatomie clinique et de neurophysiologie. Deuxième édition. Éditorial du manuel moderne. Mexique.
• Schmidt, R. F., Dudel, J., Jaenig, W., & Zimmermann, M. (2012). Fondamentaux de la neurophysiologie. Springer Science et médias d'affaires.