Electrofiziologie: ce este și cum este investigată

Electrofiziologia este responsabilă cu analiza și studierea proceselor electrice care au loc în diferite organe, țesuturi și structuri ale corpului nostru, cum ar fi inima, mușchii sau creier. Aplicarea sa în practica clinică ne ajută să observăm și să diagnosticăm diferite patologii și boli.

În acest articol vă explicăm ce este electrofiziologia și în ce constau principalele tehnici de înregistrare a activității electrice.

• Articol înrudit: "Părți ale creierului uman (și funcții)"

Ce este electrofiziologia?

Electrofiziologia este știința care studiază proprietățile electrice ale celulelor și țesutul biologic al unui organism. Deși cel mai cunoscut studiu este legat de sistemul cardiac, măsurători (cum ar fi modificarea tensiunii sau a curent electric) în alte tipuri de structuri ale corpului, cum ar fi mușchii sau creierul, prin utilizarea electrozilor care măsoară activitatea electric.

La mijlocul secolului al XIX-lea, fizicianul italian Carlo Matteuci a fost unul dintre primii oameni de știință care au studiat curenții electrici la porumbei. În 1893, fiziologul elvețian Wilhelm His, renumit pentru că a fost fondatorul histologiei și inventatorul microtomului (un instrument care permite secționarea țesutului biologic pentru a fi analizat la microscop), cu condiția unor noi descoperiri în domeniul electrofiziologiei cardiac. Și deja în 1932, Holzmann și Scherf, au descoperit și inventat electrocardiograma.

În prezent, neuroștiința se hrănește cu cercetări și progrese în noile tehnici electrofiziologice care permit analiza micro (de la un canal ionic simplu) și macro (până la creierul complet) a structurilor creierului.

Progresele în cunoașterea funcționării comportamentului și a sistemului nervos uman se bazează pe studii în care sunt înregistrate semnale electrice de la neuroni individuali și grupuri de neuroni la scară largă. În neuropsihologie, de exemplu, încearcă să exploreze corelațiile dintre anumite zone ale creierului și funcțiile cognitive. superiori sau anumite comportamente, de unde tehnicile de înregistrare a activității electrice folosite în electrofiziologie sunt așa important.

Proprietățile electrice ale celulelor

În electrofiziologie, când vorbim despre studiul proprietăților electrice, ne referim la analiza fluxului ionic (un atom sau un grup al acestora cu o sarcină electrică, care poate fi pozitivă sau cationică și negativă sau anion) și la starea de repaus și activitate a celulelor excitabile (neuroni, celule cardiace, etc.).

Excitabilitatea unei celule este o proprietate care îi permite să răspundă activ la aplicarea unui stimul, adică la orice variație energetică a mediului. Acești stimuli pot fi de mai multe tipuri: mecanici, termici, sonori, luminosi etc. De exemplu, în neuroni, această excitabilitate le oferă capacitatea de a-și modifica potențialul electric de a transmite acel impuls nervosprin axon către alți neuroni.

Membrana care acoperă celula reglează trecerea ionilor din exterior spre interior, deoarece conțin concentrații diferite ale acestora. Toate celulele au o diferență de potențial între interiorul și exteriorul celulei, numită potențial de membrană, care se datorează existenței gradienți de concentrație ionică pe ambele părți ale membranei, precum și diferențe în permeabilitatea relativă a membranei celulare la diferiți ioni prezent.

În plus, celulele excitabile își îndeplinesc funcțiile producând semnale electrice în termeni de modificări ale potențialului membranar, un concept cheie în electrofiziologie. Aceste semnale electrice pot fi: scurte și de mare amplitudine (cum ar fi potențialele de acțiune), responsabile de transmiterea rapidă a informațiilor și pe distanțe mari; tensiune mai lentă și mai mică, cu funcție integratoare; și de joasă tensiune (cum ar fi potențialele sinaptice), care sunt cauzate de acțiunea sinaptică.

• Te-ar putea interesa: "Potențial de acțiune: ce este și care sunt fazele sale?"

Tipuri de citiri electrofiziologice

Înregistrarea activității electrice poate avea loc în diferite țesuturi și celule biologice, precum și cu diferite tehnici de electrofiziologie.

Cele mai comune înregistrări electrofiziologice Acestea includ: electrocardiograma, electroencefalografia și electromiografia. În continuare, explicăm mai detaliat în ce constă fiecare dintre ele.

1. Electrocardiogramă

Electrocardiograma (ECG) este o tehnică de electrofiziologie care este responsabilă cu înregistrarea activității electrice a inimii. inima, prin studiul modificărilor de tensiune într-un anumit timp (care nu depășește de obicei 30 secunde). Un grafic este de obicei înregistrat pe monitorul electrocardiografului, similar unui ecran de televizor.

Activitatea electrică a inimii care este colectată în ECG poate fi observată sub forma unui traseu care prezintă diferite unde care corespund traseului impulsurilor electrice prin diferitele structuri ale dispozitivului cardiac.

Acest test este obligatoriu pentru studiul problemelor cardiace precum aritmiile, bolile cardiace sau episoadele acute de boli coronarieneprecum infarctul miocardic.

ECG se efectuează după cum urmează:

• Pacientul se întinde și electrozii sunt plasați pe brațe, picioare și piept. Uneori este necesar să curățați sau să radeți zona.
• Conductoarele electrocardiografului sunt conectate la pielea subiectului prin electrozi atașați la glezne, încheieturi și piept. Așa se colectează activitatea electrică din diferite poziții.
• Persoana trebuie să rămână relaxată, liniștită, cu brațele și picioarele imobile și cu un ritm respirator normal.

2. Electroencefalograma

O electroencefalograma (EEG) este o tehnică de electrofiziologie care detectează și înregistrează activitatea electrică din creier, prin electrozi mici fixați pe scalpul persoanei. Acest test este neinvaziv și este folosit în mod obișnuit în neuroștiință pentru a observa și studia funcționarea sistemului nervos central și, mai precis, a cortexului cerebral.

Cu această tehnică pot fi diagnosticate modificări neurologice care sugerează boli precum epilepsia, encefalopatiile, narcolepsia, demența sau bolile neurodegenerative. În plus, EEG face posibilă identificarea ritmurilor normale și patologice ale activității creierului, precum și precum undele pe care le avem de obicei atât în ​​stare de veghe, cât și în somn: alfa, beta, delta, theta și gamma.

De asemenea, acest test folosit frecvent în studiile fazelor de somn (polisomnografie), pentru a detecta eventuale anomalii în înregistrările ciclurilor de mișcare a ochilor cicluri de somn rapide (REM) și normale (NREM), precum și pentru a detecta alte posibile tulburări de somn vis.

EEG durează aproximativ 30 de minute și poate fi efectuat într-un spital sau într-o unitate de neurofiziologie. Pentru a o efectua, pacientul se așează pe un scaun și electrozii sunt atașați (între 15 și 25 senzori) la nivelul scalpului, folosind un gel de păr pentru a se înregistra activitatea electrică corect. Și în timp ce persoana este relaxată, testul este efectuat.

• Te-ar putea interesa: "Cele 5 faze ale somnului: de la unde lente la REM"

3. electromiograma

O electromiograma (EMG) este o procedură utilizată pentru a studia activitatea electrică a mușchilor și a celulelor lor nervoase sau a neuronilor motori. Acești neuroni transmit semnalele electrice care produc activitatea musculară și contracția.

Electrozii sunt necesari pentru a efectua un EMG și sunt plasați pe mușchi, fie în repaus, fie în timpul efortului. Pentru a detecta răspunsul muscular este necesară introducerea unui ac mic, motiv pentru care poate fi uneori enervant pentru pacient.

Singura complicație a acestui test este că provoacă o mică sângerare la locul de inserare a electrod, de aceea este necesar să se țină cont de pacienții cu o tulburare de coagulare sau care urmează un tratament anticoagulant.

O altă tehnică de electrofiziologie care însoțește uneori EMG este electroneurografie, care studiază viteza de conducere a impulsurilor prin nervi. Pentru a face acest lucru, un nerv este stimulat cu impulsuri electrice de intensitate scăzută, folosind senzori plasați pe piele care colectează răspunsul de la alți senzori aflați la distanță, înregistrând astfel cât timp este nevoie pentru ca răspunsul să apară atunci când conduceți dintr-o parte în alta. alte.

Referințe bibliografice:

• Gilman, S, și Winans, S. (1989). Principii de neuroanatomie clinică și neurofiziologie. A doua editie. Manual Modern Editorial. Mexic.
• Schmidt, R. F., Dudel, J., Jaenig, W. și Zimmermann, M. (2012). Fundamentele neurofiziologiei. Springer Science & Business Media.