Elektrofizioloģija: kas tas ir un kā to izmeklē

Elektrofizioloģija ir atbildīga par notiekošo elektrisko procesu analīzi un izpēti dažādi mūsu ķermeņa orgāni, audi un struktūras, piemēram, sirds, muskuļi vai smadzenes. Tās pielietojums klīniskajā praksē palīdz novērot un diagnosticēt dažādas patoloģijas un slimības.

Šajā rakstā mēs izskaidrojam kas ir elektrofizioloģija un no kā sastāv galvenie elektriskās aktivitātes reģistrēšanas paņēmieni.

• Saistīts raksts: "Cilvēka smadzeņu daļas (un funkcijas)"

Kas ir elektrofizioloģija?

Elektrofizioloģija ir zinātne, kas pēta organisma šūnu un bioloģisko audu elektriskās īpašības. Lai gan vislabāk zināmais pētījums ir saistīts ar sirds sistēmu, mērījumi (piemēram, sprieguma izmaiņas vai elektriskā strāva) cita veida ķermeņa struktūrās, piemēram, muskuļos vai smadzenēs, izmantojot elektrodus, kas mēra aktivitāti elektriskās.

19. gadsimta vidū itāļu fiziķis Karlo Mateuci bija viens no pirmajiem zinātniekiem, kas pētīja baložu elektriskās strāvas. 1893. gadā Šveices fiziologs Vilhelms His, kurš bija slavens ar histoloģijas pamatlicēju un mikrotoma (instrumenta, kas ļauj sadalīt bioloģiskos audus, lai tos analizētu mikroskopā), sniegti jauni atklājumi elektrofizioloģijas jomā sirds. Un jau 1932. gadā Holcmans un Šērfs atklāja un izgudroja elektrokardiogrammu.

Pašlaik neirozinātne tiek barota ar pētījumiem un jaunu elektrofizioloģisko metožu sasniegumiem kas ļauj veikt smadzeņu struktūru mikro (no vienkārša jonu kanāla) un makro (līdz pilnām smadzenēm) analīzi.

Uzvedības un cilvēka nervu sistēmas funkcionēšanas zināšanu attīstība ir balstīta uz pētījumiem, kuros tiek reģistrēti elektriskie signāli no atsevišķiem neironiem un liela mēroga neironu grupām. Piemēram, neiropsiholoģijā tā cenšas izpētīt korelācijas starp noteiktiem smadzeņu apgabaliem un kognitīvajām funkcijām. priekšniekiem vai noteiktai uzvedībai, tāpēc elektrofizioloģijā izmantotās elektriskās aktivitātes reģistrēšanas metodes ir tādas svarīgs.

Šūnu elektriskās īpašības

Elektrofizioloģijā, kad mēs runājam par elektrisko īpašību izpēti, mēs atsaucamies uz jonu plūsmas analīze (atoms vai to grupa ar elektrisko lādiņu, kas var būt pozitīvs vai katjons un negatīvs vai anjonu) un miera stāvokli un uzbudināmo šūnu (neironu, sirds šūnu, utt.).

Šūnas uzbudināmība ir īpašība, kas ļauj tai aktīvi reaģēt uz stimula pielietošanu, tas ir, uz jebkādām enerģētiskām izmaiņām vidē. Šie stimuli var būt vairāku veidu: mehāniski, termiski, skaņas, gaismas utt. Piemēram, neironos šī uzbudināmība tiem dod spēja mainīt savu elektrisko potenciālu, lai pārraidītu šo nervu impulsucaur aksonu uz citiem neironiem.

Membrāna, kas pārklāj šūnu, regulē jonu pāreju no ārpuses uz iekšpusi, jo tie satur dažādas to koncentrācijas. Visām šūnām ir potenciāla atšķirība starp šūnas iekšpusi un ārpusi, ko sauc par membrānas potenciālu, kas ir saistīts ar jonu koncentrācijas gradienti abās membrānas pusēs, kā arī atšķirības šūnu membrānas relatīvajā caurlaidībā pret dažādiem joniem klāt.

Turklāt uzbudināmās šūnas pilda savas funkcijas, radot elektriskos signālus membrānas potenciāla izmaiņas, galvenais jēdziens elektrofizioloģijā. Šie elektriskie signāli var būt: īsi un ar lielu amplitūdu (piemēram, darbības potenciāli), kas atbild par ātru informācijas pārraidi lielos attālumos; lēnāks un zemāks spriegums, ar integrējošu funkciju; un zemsprieguma (piemēram, sinaptiskie potenciāli), ko izraisa sinaptiskā darbība.

• Jūs varētu interesēt: "Darbības potenciāls: kas tas ir un kādi ir tā posmi?"

Elektrofizioloģisko rādījumu veidi

Elektriskās aktivitātes reģistrēšana var notikt dažādos bioloģiskajos audos un šūnās, kā arī ar dažādām elektrofizioloģijas metodēm.

Visizplatītākie elektrofizioloģiskie ieraksti Tie ietver: elektrokardiogrammu, elektroencefalogrāfiju un elektromiogrāfiju. Tālāk mēs sīkāk paskaidrosim, no kā katrs no tiem sastāv.

1. Elektrokardiogramma

Elektrokardiogramma (EKG) ir elektrofizioloģijas metode, kas ir atbildīga par sirds elektriskās aktivitātes reģistrēšanu. sirds, pētot sprieguma izmaiņas noteiktā laikā (kas parasti nepārsniedz 30 sekundes). Diagrammu parasti ieraksta elektrokardiogrāfa monitorā, līdzīgi kā televizora ekrānā.

Sirds elektrisko aktivitāti, kas tiek savākta EKG, var novērot izsekošanas veidā, kas attēlo dažādas viļņi, kas atbilst elektrisko impulsu ceļam caur dažādām ierīces struktūrām sirds.

Šis tests ir obligāts sirds problēmu, piemēram, aritmiju, sirds slimību vai akūtu koronāro slimību epizožu izpēteipiemēram, miokarda infarkts.

EKG tiek veikta šādi:

• Pacients apguļas, un elektrodi tiek novietoti uz rokām, kājām un krūtīm. Dažreiz ir nepieciešams tīrīt vai noskūties vietu.
• Elektrokardiogrāfa vadi ir savienoti ar subjekta ādu, izmantojot elektrodus, kas piestiprināti pie potītēm, plaukstas locītavām un krūtīm. Šādi tiek savākta elektriskā aktivitāte no dažādām pozīcijām.
• Personai jāpaliek atslābinātam, klusam, ar nekustīgām rokām un kājām un normālu elpošanas ritmu.

2. Elektroencefalogramma

Elektroencefalogramma (EEG) ir elektrofizioloģijas metode, kas nosaka un reģistrē elektrisko aktivitāti smadzenēs, caur maziem elektrodiem, kas fiksēti cilvēka galvas ādā. Šis tests ir neinvazīvs, un to parasti izmanto neirozinātnēs, lai novērotu un pētītu centrālās nervu sistēmas un, konkrētāk, smadzeņu garozas darbību.

Izmantojot šo metodi, var diagnosticēt neiroloģiskas izmaiņas, kas liecina par tādām slimībām kā epilepsija, encefalopātijas, narkolepsija, demence vai neirodeģeneratīvas slimības. Turklāt EEG ļauj noteikt arī normālus un patoloģiskus smadzeņu darbības ritmus tāpat kā viļņi, kas mums parasti ir gan nomoda stāvoklī, gan miegā: alfa, beta, delta, teta un gamma.

Arī šis tests bieži izmanto miega fāžu pētījumos (polisomnogrāfija), lai atklātu iespējamās anomālijas acu kustību ciklu ierakstos ātros (REM) un normālos (NREM) miega ciklus, kā arī atklāt citus iespējamos miega traucējumus sapnis.

EEG ilgst aptuveni 30 minūtes, un to var veikt slimnīcā vai neirofizioloģijas nodaļā. Lai to veiktu, pacients apsēžas krēslā un ir piestiprināti elektrodi (no 15 līdz 25 sensori) uz galvas ādu, izmantojot matu želeju, lai reģistrētu elektrisko aktivitāti pareizi. Un, kamēr cilvēks ir atslābinājies, tests tiek veikts.

• Jūs varētu interesēt: "5 miega fāzes: no lēniem viļņiem līdz REM"

3. elektromiogramma

Elektromiogramma (EMG) ir procedūra, ko izmanto lai pētītu muskuļu un to nervu šūnu jeb kustību neironu elektrisko aktivitāti. Šie neironi pārraida elektriskos signālus, kas rada muskuļu aktivitāti un kontrakcijas.

Elektrodi ir nepieciešami, lai veiktu EMG, un tie tiek novietoti uz muskuļiem miera stāvoklī vai slodzes laikā. Lai noteiktu muskuļu reakciju, ir nepieciešams ievietot nelielu adatu, tāpēc tas dažreiz var būt kaitinošs pacientam.

Vienīgā šī testa komplikācija ir tā, ka tā ievietošanas vietā izraisa nelielu asiņošanu elektrodu, tāpēc ir jāņem vērā pacienti ar asinsreces traucējumiem vai tiek ārstēti antikoagulants.

Vēl viena elektrofizioloģijas tehnika, kas dažkārt pavada EMG, ir elektroneirogrāfija, kas pēta impulsu vadīšanas ātrumu caur nerviem. Lai to izdarītu, nervs tiek stimulēts ar zemas intensitātes elektriskiem impulsiem, izmantojot uz ādas novietotus sensorus, kas savāc reakciju no citiem sensoriem, kas atrodas attālumā, tādējādi fiksējot, cik ilgs laiks nepieciešams, lai reakcija notiktu, braucot no vienas puses uz otru. cits.

Bibliogrāfiskās atsauces:

• Gilmans, S. un Vinanss, S. (1989). Klīniskās neiroanatomijas un neirofizioloģijas principi. Otrais izdevums. Mūsdienu rokasgrāmatas redakcija. Meksika.
• Šmits, R. F., Dudel, J., Jaenig, W. un Cimmermann, M. (2012). Neirofizioloģijas pamati. Springer zinātnes un biznesa mediji.