Elektrofisiologi: apa itu dan bagaimana itu diselidiki

Elektrofisiologi bertanggung jawab untuk menganalisis dan mempelajari proses listrik yang terjadi di organ yang berbeda, jaringan dan struktur tubuh kita, seperti jantung, otot atau otak. Penerapannya dalam praktik klinis membantu kita mengamati dan mendiagnosis berbagai patologi dan penyakit.

Pada artikel ini kami menjelaskan apa itu elektrofisiologi dan terdiri dari apa teknik utama untuk merekam aktivitas listrik.

• Artikel terkait: "Bagian-bagian otak manusia (dan fungsinya)"

Apa itu elektrofisiologi?

Elektrofisiologi adalah ilmu yang mempelajari sifat listrik sel dan jaringan biologis suatu organisme. Meskipun penelitian yang paling terkenal berkaitan dengan sistem jantung, pengukuran (seperti perubahan voltase atau arus listrik) pada jenis struktur tubuh lainnya, seperti otot atau otak, melalui penggunaan elektroda yang mengukur aktivitas listrik.

Pada pertengahan abad ke-19, fisikawan Italia Carlo Matteuci adalah salah satu ilmuwan pertama yang mempelajari arus listrik pada merpati. Pada tahun 1893, fisiolog Swiss Wilhelm His, terkenal sebagai pendiri histologi dan penemu mikrotom (instrumen yang memungkinkan jaringan biologis dipotong untuk dianalisis di bawah mikroskop), memberikan temuan baru di bidang elektrofisiologi jantung. Dan sudah pada tahun 1932, Holzmann dan Scherf, menemukan dan menemukan elektrokardiogram.

Saat ini, ilmu saraf dipelihara oleh penelitian dan kemajuan dalam teknik elektrofisiologi baru yang memungkinkan analisis mikro (dari saluran ion sederhana) dan makro (hingga otak lengkap) struktur otak.

Kemajuan dalam pengetahuan tentang fungsi perilaku dan sistem saraf manusia didasarkan pada studi di mana sinyal listrik dari neuron individu dan kelompok saraf berskala besar direkam. Dalam neuropsikologi, misalnya, ia berupaya mengeksplorasi korelasi antara area tertentu di otak dan fungsi kognitif atasan atau perilaku tertentu, maka teknik pencatatan aktivitas listrik yang digunakan dalam elektrofisiologi demikian penting.

Sifat listrik sel

Dalam elektrofisiologi, ketika kita berbicara tentang studi tentang sifat listrik, kita mengacu pada analisis aliran ion (atom atau sekelompoknya dengan muatan listrik, yang bisa positif atau kation, dan negatif atau anion) dan ke keadaan istirahat dan aktivitas sel-sel yang dapat dirangsang (neuron, sel jantung, dll.).

Rangsangan sel adalah properti yang memungkinkannya merespons secara aktif penerapan stimulus, yaitu variasi energi apa pun di lingkungan. Rangsangan ini dapat dari berbagai jenis: mekanik, termal, suara, cahaya, dll. Misalnya, dalam neuron, rangsangan ini memberi mereka kemampuan untuk mengubah potensi listriknya untuk mengirimkan impuls saraf itumelalui akson ke neuron lain.

Selaput yang menutupi sel mengatur aliran ion dari luar ke dalam, karena mengandung konsentrasi yang berbeda. Semua sel memiliki perbedaan potensial antara bagian dalam dan bagian luar sel yang disebut potensial membran, yang disebabkan oleh adanya gradien konsentrasi ionik di kedua sisi membran, serta perbedaan permeabilitas relatif membran sel terhadap ion yang berbeda hadiah.

Selanjutnya, sel-sel yang dapat dirangsang menjalankan fungsinya dengan menghasilkan sinyal-sinyal listrik dalam bentuk perubahan potensial membran, konsep kunci dalam elektrofisiologi. Sinyal listrik ini dapat berupa: singkat dan amplitudo besar (seperti potensi aksi), bertanggung jawab untuk mentransmisikan informasi dengan cepat dan jarak yang jauh; tegangan lebih lambat dan lebih rendah, dengan fungsi integrasi; dan tegangan rendah (seperti potensi sinaptik), yang disebabkan oleh aksi sinaptik.

• Anda mungkin tertarik pada: "Potensi aksi: apa itu dan apa fase-fasenya?"

Jenis pembacaan elektrofisiologi

Perekaman aktivitas listrik dapat terjadi pada jaringan dan sel biologis yang berbeda, serta dengan teknik elektrofisiologi yang berbeda.

Rekaman elektrofisiologi yang paling umum Mereka termasuk: elektrokardiogram, elektroensefalografi dan elektromiografi. Selanjutnya, kami menjelaskan secara lebih rinci terdiri dari masing-masing.

1. Elektrokardiogram

Elektrokardiogram (EKG) adalah teknik elektrofisiologi yang bertanggung jawab untuk merekam aktivitas listrik jantung. jantung, melalui studi perubahan voltase selama waktu tertentu (yang biasanya tidak melebihi 30 detik). Grafik biasanya direkam pada monitor, mirip dengan layar televisi, dari elektrokardiograf.

Aktivitas kelistrikan jantung yang terkumpul di EKG dapat diamati dalam bentuk tracing yang menyajikan berbagai macam gelombang yang sesuai dengan jalur impuls listrik melalui berbagai struktur perangkat jantung.

Tes ini adalah suatu keharusan untuk mempelajari masalah jantung seperti aritmia, penyakit jantung atau episode akut pada penyakit koronerseperti infark miokard.

EKG dilakukan sebagai berikut:

• Pasien berbaring dan elektroda ditempatkan di lengan, kaki, dan dada. Terkadang perlu untuk membersihkan atau mencukur area tersebut.
• Sadapan elektrokardiograf dihubungkan ke kulit subjek melalui elektroda yang dipasang di pergelangan kaki, pergelangan tangan, dan dada. Beginilah cara aktivitas listrik dikumpulkan dari berbagai posisi.
• Orang tersebut harus tetap rileks, tenang, dengan tangan dan kaki tidak bergerak dan dengan ritme pernapasan yang normal.

2. Elektroensefalogram

Elektroensefalogram (EEG) adalah teknik elektrofisiologi yang mendeteksi dan merekam aktivitas listrik di otak, melalui elektroda kecil yang dipasang di kulit kepala orang tersebut. Tes ini non-invasif dan umumnya digunakan dalam ilmu saraf untuk mengamati dan mempelajari fungsi sistem saraf pusat dan, lebih khusus lagi, korteks serebral.

Dengan teknik ini, perubahan neurologis yang menunjukkan penyakit seperti epilepsi, ensefalopati, narkolepsi, demensia, atau penyakit neurodegeneratif dapat didiagnosis. Selain itu, EEG juga memungkinkan untuk mengidentifikasi ritme normal dan patologis aktivitas otak seperti gelombang yang biasa kita alami baik dalam keadaan terjaga maupun saat tidur: alfa, beta, delta, theta dan gamma.

Tes ini juga sering digunakan dalam studi fase tidur (polysomnography), untuk mendeteksi kemungkinan anomali dalam rekaman siklus gerakan mata siklus tidur cepat (REM) dan normal (NREM), serta untuk mendeteksi kemungkinan gangguan tidur lainnya mimpi.

EEG berlangsung sekitar 30 menit dan dapat dilakukan di rumah sakit atau di unit neurofisiologi. Untuk melakukannya, pasien duduk di kursi dan elektroda terpasang (antara 15 dan 25 sensor) ke kulit kepala, menggunakan gel rambut sehingga aktivitas listrik dicatat benar. Dan saat orang tersebut rileks, ujian dilakukan.

• Anda mungkin tertarik pada: "5 fase tidur: dari gelombang lambat hingga REM"

3. elektromiogram

Elektromiogram (EMG) adalah prosedur yang digunakan untuk mempelajari aktivitas listrik otot dan sel saraf atau neuron motoriknya. Neuron ini mengirimkan sinyal listrik yang menghasilkan aktivitas dan kontraksi otot.

Elektroda diperlukan untuk melakukan EMG dan ditempatkan pada otot, baik saat istirahat atau saat berolahraga. Untuk mendeteksi respons otot, perlu memasukkan jarum kecil, oleh karena itu terkadang dapat mengganggu pasien.

Satu-satunya komplikasi dari tes ini adalah menyebabkan sedikit pendarahan di tempat penyisipan elektroda, oleh karena itu perlu untuk memperhitungkan pasien dengan gangguan koagulasi atau menjalani perawatan antikoagulan.

Teknik elektrofisiologi lain yang terkadang menyertai EMG adalah electroneurography, yang mempelajari kecepatan konduksi impuls melalui saraf. Untuk melakukannya, saraf distimulasi dengan impuls listrik berintensitas rendah, menggunakan sensor yang ditempatkan pada kulit yang mengumpulkan respon dari sensor lain yang terletak di kejauhan, sehingga merekam berapa lama respon terjadi saat berkendara dari satu sisi ke sisi lain. lainnya.

Referensi bibliografi:

• Gilman, S, dan Winans, S. (1989). Prinsip Neuroanatomi Klinis dan Neurofisiologi. Edisi kedua. Editorial Manual Modern. Meksiko.
• Schmidt, R. F., Dudel, J., Jaenig, W., & Zimmermann, M. (2012). Dasar-dasar neurofisiologi. Sains Springer & Media Bisnis.