Elektrofysiologi: hva det er og hvordan det undersøkes

Elektrofysiologi er ansvarlig for å analysere og studere de elektriske prosessene som foregår i ulike organer, vev og strukturer i kroppen vår, slik som hjertet, musklene eller hjerne. Dens anvendelse i klinisk praksis hjelper oss å observere og diagnostisere forskjellige patologier og sykdommer.

I denne artikkelen forklarer vi hva er elektrofysiologi og hva hovedteknikkene for registrering av elektrisk aktivitet består av.

• Relatert artikkel: "Deler av den menneskelige hjernen (og funksjoner)"

Hva er elektrofysiologi?

Elektrofysiologi er vitenskapen som studerer de elektriske egenskapene til celler og det biologiske vevet til en organisme. Selv om den mest kjente studien er relatert til hjertesystemet, vil målinger (som endring i spenning eller elektrisk strøm) i andre typer kroppsstrukturer, for eksempel muskler eller hjernen, ved bruk av elektroder som måler aktiviteten elektrisk.

På midten av 1800-tallet var den italienske fysikeren Carlo Matteuci en av de første forskerne som studerte elektriske strømmer i duer. I 1893, den sveitsiske fysiologen Wilhelm His, kjent for å være grunnleggeren av histologien og oppfinneren av mikrotomen (et instrument som lar biologisk vev seksjoneres for å bli analysert under et mikroskop), forutsatt nye funn innen elektrofysiologi hjerte. Og allerede i 1932 oppdaget og oppfant Holzmann og Scherf elektrokardiogrammet.

For tiden, nevrovitenskap næres av forskning og fremskritt innen nye elektrofysiologiske teknikker som tillater mikro (fra en enkel ionekanal) og makro (opp til hele hjernen) analyse av hjernestrukturer.

Fremskritt i kunnskap om funksjonen til atferd og det menneskelige nervesystemet er basert på studier der elektriske signaler fra individuelle nevroner og storskala nevrongrupper registreres. I nevropsykologi, for eksempel, søker den å utforske sammenhengene mellom visse områder av hjernen og kognitive funksjoner overordnede eller visse atferder, derfor er registreringsteknikkene for elektrisk aktivitet brukt i elektrofysiologi slik viktig.

De elektriske egenskapene til celler

I elektrofysiologi, når vi snakker om studiet av elektriske egenskaper, refererer vi til ionestrømanalyse (et atom eller en gruppe av dem med en elektrisk ladning, som kan være positiv eller kation, og negativ eller anion) og til hviletilstanden og aktiviteten til eksitable celler (nevroner, hjerteceller, etc.).

En celles eksitabilitet er en egenskap som lar den reagere aktivt på påføringen av en stimulus, det vil si enhver energisk variasjon i miljøet. Disse stimuli kan være av flere typer: mekanisk, termisk, lyd, lys, etc. For eksempel, i nevroner gir denne eksitabiliteten dem evnen til å endre dets elektriske potensial for å overføre den nerveimpulsengjennom aksonet til andre nevroner.

Membranen som dekker cellen regulerer passasjen av ioner fra utsiden til innsiden, siden de inneholder forskjellige konsentrasjoner av dem. Alle celler har en potensialforskjell mellom innsiden og utsiden av cellen, kalt membranpotensial, som skyldes eksistensen av ioniske konsentrasjonsgradienter på begge sider av membranen, samt forskjeller i den relative permeabiliteten til cellemembranen for forskjellige ioner tilstede.

Videre utfører eksiterbare celler sine funksjoner ved å produsere elektriske signaler mht membranpotensial endringer, et nøkkelbegrep innen elektrofysiologi. Disse elektriske signalene kan være: korte og med stor amplitude (som aksjonspotensialer), ansvarlige for å overføre informasjon raskt og over store avstander; langsommere og lavere spenning, med en integrerende funksjon; og lavspenning (som synaptiske potensialer), som er forårsaket av synaptisk handling.

• Du kan være interessert i: "Handlingspotensial: hva er det og hva er dets faser?"

Typer elektrofysiologiske avlesninger

Registreringen av elektrisk aktivitet kan forekomme i forskjellige biologiske vev og celler, samt med forskjellige elektrofysiologiske teknikker.

De vanligste elektrofysiologiske registreringene De inkluderer: elektrokardiogram, elektroencefalografi og elektromyografi. Deretter forklarer vi mer detaljert hva hver av dem består av.

1. Elektrokardiogram

Elektrokardiogrammet (EKG) er en elektrofysiologisk teknikk som er ansvarlig for å registrere den elektriske aktiviteten til hjertet. hjerte, gjennom studiet av spenningsendringer i løpet av en viss tid (som vanligvis ikke overstiger 30 sekunder). En graf blir vanligvis tatt opp på monitoren, lik en TV-skjerm, til elektrokardiografen.

Den elektriske aktiviteten til hjertet som samles i EKG kan observeres i form av en sporing som presenterer forskjellige bølger som tilsvarer banen til elektriske impulser gjennom enhetens forskjellige strukturer hjerte.

Denne testen er et must for studiet av hjerteproblemer som arytmier, hjertesykdom eller akutte episoder i koronarsykdomsom hjerteinfarkt.

Et EKG utføres som følger:

• Pasienten legger seg ned og elektroder plasseres på armer, ben og bryst. Noen ganger er det nødvendig å rense eller barbere området.
• Elektrokardiografledningene er koblet til personens hud via elektroder festet til anklene, håndleddene og brystet. Slik samles elektrisk aktivitet fra forskjellige posisjoner.
• Personen skal forbli avslappet, stille, med armer og ben ubevegelige og med normal pusterytme.

2. Elektroencefalogram

Et elektroencefalogram (EEG) er en elektrofysiologisk teknikk som oppdager og registrerer elektrisk aktivitet i hjernen, gjennom små elektroder festet på hodebunnen til personen. Denne testen er ikke-invasiv og brukes ofte i nevrovitenskap for å observere og studere funksjonen til sentralnervesystemet og, mer spesifikt, hjernebarken.

Med denne teknikken kan nevrologiske endringer som tyder på sykdommer som epilepsi, encefalopati, narkolepsi, demens eller nevrodegenerative sykdommer diagnostiseres. I tillegg gjør EEG det også mulig å identifisere normale og patologiske rytmer av hjerneaktivitet, også som bølgene som vi vanligvis har både i våken tilstand og i søvn: alfa, beta, delta, theta og gamma.

Denne testen også ofte brukt i studier av søvnfaser (polysomnografi), for å oppdage mulige anomalier i registreringer av øyebevegelsessykluser raske (REM) og normale (NREM) søvnsykluser, samt å oppdage andre mulige søvnforstyrrelser drøm.

EEG varer omtrent 30 minutter og kan utføres på sykehus eller i en nevrofysiologisk enhet. For å utføre det, sitter pasienten i en stol og elektrodene er festet (mellom 15 og 25 sensorer) til hodebunnen, ved hjelp av en hårgelé slik at elektrisk aktivitet registreres riktig. Og mens personen er avslappet, gjennomføres testen.

• Du kan være interessert i: "De 5 fasene av søvn: fra langsomme bølger til REM"

3. elektromyogram

Et elektromyogram (EMG) er en prosedyre som brukes å studere den elektriske aktiviteten til muskler og deres nerveceller eller motoriske nevroner. Disse nevronene overfører de elektriske signalene som produserer muskelaktivitet og sammentrekning.

Elektroder er nødvendig for å utføre en EMG og plasseres på musklene, enten i hvile eller under trening. For å oppdage den muskulære responsen er det nødvendig å sette inn en liten nål, og det er derfor det noen ganger kan være irriterende for pasienten.

Den eneste komplikasjonen til denne testen er at den forårsaker en liten blødning ved innsettingsstedet elektrode, derfor er det nødvendig å ta hensyn til pasienter med en koagulasjonsforstyrrelse eller som er under behandling antikoagulant.

En annen elektrofysiologisk teknikk som noen ganger følger med EMG er elektroneurografi, som studerer hastigheten på ledning av impulser gjennom nerver. For å gjøre dette stimuleres en nerve med lavintensive elektriske impulser ved hjelp av sensorer plassert på huden som samler opp respons fra andre sensorer plassert på avstand, og registrerer dermed hvor lang tid det tar før responsen oppstår når du kjører fra den ene siden til den andre. annen.

Bibliografiske referanser:

• Gilman, S, og Winans, S. (1989). Prinsipper for klinisk nevroanatomi og nevrofysiologi. Andre utgave. Moderne manuell redaksjonell. Mexico.
• Schmidt, R. F., Dudel, J., Jaenig, W., & Zimmermann, M. (2012). Grunnleggende om nevrofysiologi. Springer Science & Business Media.