Elektrofysiologie: wat het is en hoe het wordt onderzocht

Elektrofysiologie is verantwoordelijk voor het analyseren en bestuderen van de elektrische processen die plaatsvinden in verschillende organen, weefsels en structuren van ons lichaam, zoals het hart, spieren of de brein. De toepassing ervan in de klinische praktijk helpt ons om verschillende pathologieën en ziekten te observeren en te diagnosticeren.

In dit artikel leggen we het uit wat is elektrofysiologie en waaruit de belangrijkste technieken voor het registreren van elektrische activiteit bestaan.

• Gerelateerd artikel: "Delen van het menselijk brein (en functies)"

Wat is elektrofysiologie?

Elektrofysiologie is de wetenschap die de elektrische eigenschappen van cellen en het biologische weefsel van een organisme bestudeert. Hoewel de bekendste studie betrekking heeft op het hartsysteem, zijn metingen (zoals de verandering in spanning of de elektrische stroom) in andere soorten lichaamsstructuren, zoals spieren of de hersenen, door het gebruik van elektroden die de activiteit meten elektrisch.

Halverwege de 19e eeuw was de Italiaanse natuurkundige Carlo Matteuci een van de eerste wetenschappers die elektrische stromen in duiven bestudeerde. In 1893 kwam de Zwitserse fysioloog Wilhelm His, bekend als grondlegger van de histologie en uitvinder van het microtoom (een instrument dat maakt het mogelijk biologisch weefsel te snijden om onder een microscoop te worden geanalyseerd), leverde nieuwe bevindingen op op het gebied van elektrofysiologie cardiaal. En al in 1932 ontdekten en vonden Holzmann en Scherf het elektrocardiogram uit.

Momenteel, neurowetenschap wordt gevoed door onderzoek en vooruitgang in nieuwe elektrofysiologische technieken die micro- (van een eenvoudig ionenkanaal) en macro- (tot de volledige hersenen) analyse van hersenstructuren mogelijk maken.

Vooruitgang in de kennis van het functioneren van gedrag en het menselijk zenuwstelsel is gebaseerd op onderzoeken waarin elektrische signalen van individuele neuronen en grootschalige neuronale groepen worden geregistreerd. In de neuropsychologie probeert het bijvoorbeeld de correlaties tussen bepaalde delen van de hersenen en cognitieve functies te onderzoeken superieuren of bepaald gedrag, vandaar dat de opnametechnieken van elektrische activiteit die in de elektrofysiologie worden gebruikt, zo zijn belangrijk.

De elektrische eigenschappen van cellen

Als we het in de elektrofysiologie hebben over de studie van elektrische eigenschappen, verwijzen we naar de ion stroom analyse (een atoom of een groep daarvan met een elektrische lading, die positief of kation kan zijn, en negatief of anion) en de rusttoestand en activiteit van exciteerbare cellen (neuronen, hartcellen, enz.).

De prikkelbaarheid van een cel is een eigenschap die het mogelijk maakt om actief te reageren op de toepassing van een stimulus, dat wil zeggen elke energetische variatie in de omgeving. Deze stimuli kunnen van meerdere typen zijn: mechanisch, thermisch, geluid, licht, enz. In neuronen geeft deze prikkelbaarheid ze bijvoorbeeld het vermogen om zijn elektrische potentiaal te veranderen om die zenuwimpuls door te gevendoor het axon naar andere neuronen.

Het membraan dat de cel bedekt, reguleert de doorgang van ionen van buiten naar binnen, omdat ze verschillende concentraties bevatten. Alle cellen hebben een potentiaalverschil tussen de binnenkant en de buitenkant van de cel, de zogenaamde membraanpotentiaal, die te wijten is aan het bestaan ​​van ionische concentratiegradiënten aan beide zijden van het membraan, evenals verschillen in de relatieve permeabiliteit van het celmembraan voor verschillende ionen cadeau.

Bovendien vervullen exciteerbare cellen hun functies door elektrische signalen te produceren in termen van membraanpotentiaal verandert, een sleutelbegrip in de elektrofysiologie. Deze elektrische signalen kunnen: kort en van grote omvang zijn (zoals actiepotentialen), verantwoordelijk voor het snel en over grote afstanden verzenden van informatie; langzamer en lager voltage, met een integrerende functie; en laagspanning (zoals synaptische potentialen), die worden veroorzaakt door synaptische actie.

• Misschien ben je geïnteresseerd in: "Actiepotentiaal: wat is het en wat zijn de fasen ervan?"

Soorten elektrofysiologische metingen

De opname van elektrische activiteit kan plaatsvinden in verschillende biologische weefsels en cellen, evenals met verschillende elektrofysiologische technieken.

De meest voorkomende elektrofysiologische opnames Ze omvatten: elektrocardiogram, elektro-encefalografie en elektromyografie. Vervolgens leggen we in meer detail uit waaruit elk van hen bestaat.

1. Elektrocardiogram

Het elektrocardiogram (ECG) is een elektrofysiologische techniek die verantwoordelijk is voor het registreren van de elektrische activiteit van het hart. hart, door de studie van spanningsveranderingen gedurende een bepaalde tijd (die meestal niet langer is dan 30 seconden). Een grafiek wordt meestal opgenomen op de monitor, vergelijkbaar met een televisiescherm, van de elektrocardiograaf.

De elektrische activiteit van het hart die wordt verzameld in het ECG kan worden waargenomen in de vorm van een tracing die anders is golven die overeenkomen met het pad van elektrische impulsen door de verschillende structuren van het apparaat cardiaal.

Deze toets is een must voor de studie van hartproblemen zoals hartritmestoornissen, hartaandoeningen of acute episodes bij coronaire aandoeningenzoals een hartinfarct.

Een ECG wordt als volgt gemaakt:

• De patiënt gaat liggen en er worden elektroden op de armen, benen en borst geplaatst. Soms is het nodig om het gebied schoon te maken of te scheren.
• De geleidingsdraden van de elektrocardiograaf zijn verbonden met de huid van de proefpersoon via elektroden die op de enkels, polsen en borst zijn bevestigd. Op deze manier wordt elektrische activiteit verzameld vanuit verschillende posities.
• De persoon moet ontspannen en stil blijven, met onbeweeglijke armen en benen en met een normaal ademhalingsritme.

2. Elektro-encefalogram

Een elektro-encefalogram (EEG) is een elektrofysiologische techniek die detecteert en registreert elektrische activiteit in de hersenen, door middel van kleine elektroden die op de hoofdhuid van de persoon zijn bevestigd. Deze test is niet-invasief en wordt veel gebruikt in de neurowetenschappen om de werking van het centrale zenuwstelsel en meer specifiek de hersenschors te observeren en te bestuderen.

Met deze techniek kunnen neurologische veranderingen worden gediagnosticeerd die wijzen op ziekten zoals epilepsie, encefalopathieën, narcolepsie, dementie of neurodegeneratieve ziekten. Bovendien maakt het EEG het ook mogelijk om normale en pathologische ritmes van hersenactiviteit te identificeren zoals de golven die we gewoonlijk zowel in waaktoestand als in slaap hebben: alfa, bèta, delta, theta en gamma.

Deze toets ook vaak gebruikt in studies van slaapfasen (polysomnografie), om mogelijke anomalieën in de opnames van oogbewegingscycli te detecteren snelle (REM) en normale (NREM) slaapcycli, en om andere mogelijke slaapstoornissen op te sporen droom.

Het EEG duurt ongeveer 30 minuten en kan worden uitgevoerd in een ziekenhuis of op een afdeling neurofysiologie. Om het uit te voeren, zit de patiënt in een stoel en worden de elektroden bevestigd (tussen 15 en 25 sensoren) op de hoofdhuid, met behulp van een haargel, zodat elektrische activiteit wordt geregistreerd correct. En terwijl de persoon ontspannen is, wordt de test uitgevoerd.

• Misschien ben je geïnteresseerd in: "De 5 slaapfasen: van langzame golven tot REM"

3. elektromyogram

Een elektromyogram (EMG) is een gebruikte procedure om de elektrische activiteit van spieren en hun zenuwcellen of motorneuronen te bestuderen. Deze neuronen geven de elektrische signalen door die spieractiviteit en samentrekking veroorzaken.

Elektroden zijn nodig om een ​​EMG uit te voeren en worden op de spieren geplaatst, zowel in rust als tijdens inspanning. Om de spierreactie te detecteren, is het nodig om een ​​kleine naald in te brengen, daarom kan het soms vervelend zijn voor de patiënt.

De enige complicatie van deze test is dat het een kleine bloeding veroorzaakt op de inbrengplaats van de elektrode, daarom moet rekening worden gehouden met patiënten met een stollingsstoornis of die in behandeling zijn antistollingsmiddel.

Een andere elektrofysiologische techniek die soms gepaard gaat met EMG is elektroneurografie, die de snelheid van geleiding van impulsen door zenuwen bestudeert. Om dit te doen, wordt een zenuw gestimuleerd met elektrische impulsen van lage intensiteit, met behulp van sensoren die op de huid worden geplaatst en de reactie van andere sensoren op afstand, waardoor wordt geregistreerd hoe lang het duurt voordat de reactie optreedt bij het rijden van de ene naar de andere kant. ander.

Bibliografische referenties:

• Gilman, S. en Winans, S. (1989). Principes van klinische neuroanatomie en neurofysiologie. Tweede druk. Moderne handmatige redactie. Mexico.
• Schmidt, R. F., Dudel, J., Jaenig, W., & Zimmermann, M. (2012). Grondbeginselen van neurofysiologie. Springer wetenschap en zakelijke media.