Elektrofizjologia: co to jest i jak jest badana

Elektrofizjologia jest odpowiedzialna za analizę i badanie procesów elektrycznych zachodzących w różne narządy, tkanki i struktury naszego ciała, takie jak serce, mięśnie czy układ krążenia mózg. Jej zastosowanie w praktyce klinicznej pomaga nam obserwować i diagnozować różne patologie i choroby.

W tym artykule wyjaśniamy co to jest elektrofizjologia i na czym polegają główne techniki rejestrowania aktywności elektrycznej.

• Powiązany artykuł: „Części ludzkiego mózgu (i funkcje)"

Co to jest elektrofizjologia?

Elektrofizjologia jest nauka zajmująca się badaniem właściwości elektrycznych komórek i tkanki biologicznej organizmu. Chociaż najbardziej znane badanie dotyczy układu serca, pomiary (takie jak zmiana napięcia lub prąd elektryczny) w innych typach struktur ciała, takich jak mięśnie czy mózg, poprzez zastosowanie elektrod mierzących aktywność elektryczny.

W połowie XIX wieku włoski fizyk Carlo Matteuci był jednym z pierwszych naukowców, którzy badali prądy elektryczne u gołębi. W 1893 roku szwajcarski fizjolog Wilhelm His, znany jako twórca histologii i wynalazca mikrotomu (przyrządu, który umożliwia pocięcie tkanki biologicznej na skrawki do analizy pod mikroskopem), dostarczyło nowych odkryć w dziedzinie elektrofizjologii sercowy. Już w 1932 roku Holzmann i Scherf odkryli i wynaleźli elektrokardiogram.

Obecnie, neuronauka jest karmiona badaniami i postępem w nowych technikach elektrofizjologicznych które umożliwiają mikro (od prostego kanału jonowego) i makro (aż do całego mózgu) analizę struktur mózgu.

Postępy w wiedzy o funkcjonowaniu zachowania i układzie nerwowym człowieka opierają się na badaniach, w których rejestrowane są sygnały elektryczne z pojedynczych neuronów i grup neuronów na dużą skalę. Na przykład w neuropsychologii stara się zbadać korelacje między pewnymi obszarami mózgu a funkcjami poznawczymi przełożonych czy pewnych zachowań, stąd stosowane w elektrofizjologii techniki zapisu aktywności elektrycznej ważny.

Właściwości elektryczne komórek

W elektrofizjologii, kiedy mówimy o badaniu właściwości elektrycznych, odnosimy się do analiza przepływu jonów (atom lub ich grupa z ładunkiem elektrycznym, który może być dodatni lub kationowy i ujemny lub anionów) oraz do stanu spoczynku i aktywności komórek pobudliwych (neuronów, komórek serca, itp.).

Pobudliwość komórki jest właściwością, która pozwala jej aktywnie reagować na zastosowanie bodźca, czyli na każdą energetyczną zmianę środowiska. Bodźce te mogą być różnego rodzaju: mechaniczne, termiczne, dźwiękowe, świetlne itp. Na przykład w neuronach daje im to pobudliwość zdolność do zmiany swojego potencjału elektrycznego w celu przekazania tego impulsu nerwowegoprzez akson do innych neuronów.

Błona pokrywająca komórkę reguluje przechodzenie jonów z zewnątrz do wewnątrz, ponieważ zawierają one różne stężenia. Wszystkie komórki mają różnicę potencjałów między wnętrzem a zewnętrzem komórki, zwaną potencjałem błonowym, która wynika z istnienia gradienty stężeń jonów po obu stronach błony, a także różnice we względnej przepuszczalności błony komórkowej dla różnych jonów obecny.

Ponadto komórki pobudliwe spełniają swoje funkcje, wytwarzając sygnały elektryczne w zakresie zmiany potencjału błonowego, kluczowe pojęcie w elektrofizjologii. Te sygnały elektryczne mogą być: krótkie i o dużej amplitudzie (takie jak potencjały czynnościowe), odpowiedzialne za szybkie przesyłanie informacji na duże odległości; wolniejsze i niższe napięcie, z funkcją całkującą; i niskie napięcie (takie jak potencjały synaptyczne), które są spowodowane działaniem synaptycznym.

• Możesz być zainteresowany: "Potencjał czynnościowy: co to jest i jakie są jego fazy?"

Rodzaje odczytów elektrofizjologicznych

Rejestracja aktywności elektrycznej może zachodzić w różnych tkankach i komórkach biologicznych, a także przy użyciu różnych technik elektrofizjologicznych.

Najczęstsze zapisy elektrofizjologiczne Należą do nich: elektrokardiogram, elektroencefalografia i elektromiografia. Następnie wyjaśnimy bardziej szczegółowo, z czego składa się każdy z nich.

1. Elektrokardiogram

Elektrokardiogram (EKG) to technika elektrofizjologiczna odpowiedzialna za rejestrację aktywności elektrycznej serca. serca, poprzez badanie zmian napięcia w określonym czasie (który zwykle nie przekracza 30 sekundy). Wykres jest zwykle rejestrowany na monitorze elektrokardiografu, podobnym do ekranu telewizora.

Aktywność elektryczną serca zebraną w EKG można zaobserwować w postaci zapisu, który przedstawia się inaczej fale, które odpowiadają ścieżce impulsów elektrycznych przez różne struktury urządzenia sercowy.

To badanie jest koniecznością do badania problemów z sercem, takich jak arytmie, choroby serca lub ostre epizody choroby wieńcowejjak zawał mięśnia sercowego.

EKG wykonuje się w następujący sposób:

• Pacjent kładzie się, a elektrody umieszcza się na ramionach, nogach i klatce piersiowej. Czasami konieczne jest oczyszczenie lub ogolenie okolicy.
• Przewody elektrokardiografu są połączone ze skórą pacjenta za pomocą elektrod przymocowanych do kostek, nadgarstków i klatki piersiowej. W ten sposób aktywność elektryczna jest zbierana z różnych pozycji.
• Osoba powinna być zrelaksowana, spokojna, z nieruchomymi rękami i nogami oraz z normalnym rytmem oddychania.

2. Elektroencefalogram

Elektroencefalogram (EEG) to technika elektrofizjologiczna, która wykrywa i rejestruje aktywność elektryczną w mózgu, poprzez małe elektrody przymocowane do skóry głowy osoby. Ten test jest nieinwazyjny i jest powszechnie stosowany w neurobiologii do obserwacji i badania funkcjonowania ośrodkowego układu nerwowego, a dokładniej kory mózgowej.

Dzięki tej technice można zdiagnozować zmiany neurologiczne sugerujące choroby takie jak padaczka, encefalopatie, narkolepsja, demencja lub choroby neurodegeneracyjne. Ponadto EEG umożliwia również identyfikację prawidłowych i patologicznych rytmów aktywności mózgu jak fale, które zwykle mamy zarówno w stanie czuwania, jak i we śnie: alfa, beta, delta, theta i gamma.

Ten sprawdzian również często używany w badaniach faz snu (polisomnografia), w celu wykrycia ewentualnych anomalii w zapisie cykli ruchu gałek ocznych szybkie (REM) i normalne (NREM) cykle snu, a także wykrywanie innych możliwych zaburzeń snu marzenie.

EEG trwa około 30 minut i może być wykonane w szpitalu lub na oddziale neurofizjologii. Aby go wykonać, pacjent siedzi na krześle, a elektrody są przymocowane (między 15 a 25 czujniki) do skóry głowy, używając żelu do włosów, aby zarejestrować aktywność elektryczną prawidłowo. I gdy osoba jest zrelaksowana, przeprowadzany jest test.

• Możesz być zainteresowany: "5 faz snu: od wolnych fal do REM"

3. elektromiogram

Stosowaną procedurą jest elektromiogram (EMG). do badania aktywności elektrycznej mięśni i ich komórek nerwowych lub neuronów ruchowych. Te neurony przekazują sygnały elektryczne, które powodują aktywność i skurcze mięśni.

Elektrody są potrzebne do wykonania EMG i są umieszczane na mięśniach w spoczynku lub podczas ćwiczeń. Aby wykryć reakcję mięśniową, konieczne jest wprowadzenie małej igły, dlatego czasami może to być irytujące dla pacjenta.

Jedynym powikłaniem tego testu jest to, że powoduje on niewielkie krwawienie w miejscu wkłucia elektrody, stąd należy wziąć pod uwagę pacjentów z zaburzeniami krzepnięcia lub w trakcie leczenia środek przeciwzakrzepowy.

Inną techniką elektrofizjologiczną, która czasami towarzyszy EMG, jest elektroneurografia, która bada szybkość przewodzenia impulsów przez nerwy. W tym celu nerw jest stymulowany impulsami elektrycznymi o niskim natężeniu za pomocą czujników umieszczonych na skórze, które zbierają odpowiedź z innych czujników znajdujących się w pewnej odległości, rejestrując w ten sposób czas oczekiwania na reakcję podczas jazdy z jednej strony na drugą. Inny.

Odniesienia bibliograficzne:

• Gilman S. i Winans S. (1989). Zasady neuroanatomii klinicznej i neurofizjologii. Druga edycja. Nowoczesna instrukcja redakcyjna. Meksyk.
• Schmidt, r. F., Dudel, J., Jaenig, W., & Zimmermann, M. (2012). Podstawy neurofizjologii. Springer Science & Business Media.