Elektrofiziologija: kaj je in kako se raziskuje

Elektrofiziologija je odgovorna za analizo in preučevanje električnih procesov, ki potekajo v različne organe, tkiva in strukture našega telesa, kot so srce, mišice ali možgani. Njegova uporaba v klinični praksi nam pomaga pri opazovanju in diagnosticiranju različnih patologij in bolezni.

V tem članku pojasnjujemo kaj je elektrofiziologija in kaj sestavljajo glavne tehnike za beleženje električne aktivnosti.

• Sorodni članek: "Deli človeških možganov (in funkcije)"

Kaj je elektrofiziologija?

Elektrofiziologija je veda, ki proučuje električne lastnosti celic in biološkega tkiva organizma. Čeprav je najbolj znana študija povezana s srčnim sistemom, meritve (kot je sprememba napetosti ali električni tok) v drugih vrstah telesnih struktur, kot so mišice ali možgani, z uporabo elektrod, ki merijo aktivnost električni.

Sredi 19. stoletja je bil italijanski fizik Carlo Matteuci eden prvih znanstvenikov, ki je proučeval električne tokove pri golobih. Leta 1893 je švicarski fiziolog Wilhelm His, znan kot utemeljitelj histologije in izumitelj mikrotoma (instrument, ki omogoča razrez biološkega tkiva za analizo pod mikroskopom), zagotavlja nova dognanja na področju elektrofiziologije srčni. In že leta 1932 sta Holzmann in Scherf odkrila in izumila elektrokardiogram.

trenutno, nevroznanost se hrani z raziskavami in napredkom novih elektrofizioloških tehnik ki omogočajo mikro (od preprostega ionskega kanala) in makro (do celotnih možganov) analizo možganskih struktur.

Napredek v poznavanju delovanja vedenja in človeškega živčnega sistema temelji na študijah, v katerih beležijo se električni signali posameznih nevronov in velikih nevronskih skupin. V nevropsihologiji si na primer prizadeva raziskati korelacije med nekaterimi področji možganov in kognitivnimi funkcijami. nadrejenih ali določenih vedenj, zato so tehnike snemanja električne aktivnosti, ki se uporabljajo v elektrofiziologiji, takšne pomembno.

Električne lastnosti celic

V elektrofiziologiji, ko govorimo o preučevanju električnih lastnosti, se sklicujemo na analiza ionskega toka (atom ali njihova skupina z električnim nabojem, ki je lahko pozitiven ali kationski ter negativen oz anion) ter na stanje mirovanja in aktivnost vzdražljivih celic (nevroni, srčne celice, itd.).

Vzdražljivost celice je lastnost, ki ji omogoča, da se aktivno odzove na aplikacijo dražljaja, to je vsako energijsko spremembo v okolju. Ti dražljaji so lahko več vrst: mehanski, toplotni, zvočni, svetlobni itd. Na primer, v nevronih jim ta razdražljivost daje sposobnost spreminjanja svojega električnega potenciala za prenos tega živčnega impulzapreko aksona do drugih nevronov.

Membrana, ki prekriva celico, uravnava prehajanje ionov od zunaj navznoter, saj le-te vsebujejo različne koncentracije. Vse celice imajo potencialno razliko med notranjostjo in zunanjostjo celice, imenovano membranski potencial, ki je posledica obstoja ionski koncentracijski gradient na obeh straneh membrane, kot tudi razlike v relativni prepustnosti celične membrane za različne ione prisoten.

Poleg tega vzdražene celice opravljajo svoje funkcije s proizvajanjem električnih signalov v smislu spremembe membranskega potenciala, ključni koncept v elektrofiziologiji. Ti električni signali so lahko: kratki in velike amplitude (kot so akcijski potenciali), odgovorni za hiter prenos informacij na velike razdalje; počasnejša in nižja napetost, z integracijsko funkcijo; in nizke napetosti (kot so sinaptični potenciali), ki jih povzroča sinaptično delovanje.

• Morda vas zanima: "Akcijski potencial: kaj je in katere so njegove faze?"

Vrste elektrofizioloških odčitkov

Beleženje električne aktivnosti lahko poteka v različnih bioloških tkivih in celicah ter z različnimi elektrofiziološkimi tehnikami.

Najpogostejši elektrofiziološki posnetki Sem spadajo: elektrokardiogram, elektroencefalografija in elektromiografija. Nato podrobneje razložimo, iz česa je sestavljen vsak od njih.

1. elektrokardiogram

Elektrokardiogram (EKG) je elektrofiziološka tehnika, ki je odgovorna za beleženje električne aktivnosti srca. srca, s preučevanjem sprememb napetosti v določenem času (ki običajno ne presega 30 sekund). Graf se običajno posname na monitorju, podobnem televizijskemu zaslonu, elektrokardiografa.

Električno aktivnost srca, ki je zbrana v EKG, je mogoče opazovati v obliki sledi, ki predstavlja različne valov, ki ustrezajo poti električnih impulzov skozi različne strukture naprave srčni.

Ta test je obvezen za preučevanje težav s srcem, kot so aritmije, bolezni srca ali akutne epizode koronarne boleznikot je miokardni infarkt.

EKG se izvaja na naslednji način:

• Bolnik se uleže, elektrode pa se namestijo na roke, noge in prsi. Včasih je potrebno predel očistiti ali obriti.
• Vodniki elektrokardiografa so povezani s kožo subjekta prek elektrod, pritrjenih na gležnje, zapestja in prsni koš. Tako se električna aktivnost zbira z različnih položajev.
• Oseba naj ostane sproščena, tiha, z negibnimi rokami in nogami ter z normalnim ritmom dihanja.

2. Elektroencefalogram

Elektroencefalogram (EEG) je elektrofiziološka tehnika, ki zaznava in beleži električno aktivnost v možganih, skozi majhne elektrode, pritrjene na lasišče osebe. Ta test je neinvaziven in se pogosto uporablja v nevroznanosti za opazovanje in proučevanje delovanja centralnega živčnega sistema in natančneje možganske skorje.

S to tehniko je mogoče diagnosticirati nevrološke spremembe, ki kažejo na bolezni, kot so epilepsija, encefalopatije, narkolepsija, demenca ali nevrodegenerativne bolezni. Poleg tega EEG omogoča tudi prepoznavanje normalnih in patoloških ritmov možganske aktivnosti kot valovi, ki jih običajno imamo tako v budnem stanju kot v spanju: alfa, beta, delta, theta in gama.

Tudi ta test pogosto uporablja v študijah faz spanja (polisomnografija), za odkrivanje morebitnih nepravilnosti v posnetkih ciklov gibanja oči hitre (REM) in normalne (NREM) cikle spanja ter za odkrivanje drugih možnih motenj spanja sanje.

EEG traja približno 30 minut in se lahko izvaja v bolnišnici ali na nevrofiziološki enoti. Za izvedbo pacient sedi na stolu in ima pritrjene elektrode (med 15 in 25 senzorji) na lasišče z uporabo gela za lase, da se zabeleži električna aktivnost pravilno. In ko je oseba sproščena, se opravi test.

• Morda vas zanima: "5 faz spanja: od počasnih valov do REM"

3. elektromiogram

Elektromiogram (EMG) je postopek, ki se uporablja za preučevanje električne aktivnosti mišic in njihovih živčnih celic ali motoričnih nevronov. Ti nevroni prenašajo električne signale, ki povzročajo mišično aktivnost in krčenje.

Elektrode so potrebne za izvajanje EMG in se namestijo na mišice, bodisi v mirovanju ali med vadbo. Za zaznavo mišičnega odziva je treba vstaviti majhno iglo, zato je lahko včasih za bolnika moteče.

Edini zaplet pri tem testu je, da povzroči rahlo krvavitev na mestu vstavitve elektrode, zato je treba upoštevati bolnike z motnjo strjevanja krvi ali na zdravljenju antikoagulant.

Druga elektrofiziološka tehnika, ki včasih spremlja EMG, je elektronevrografija, ki preučuje hitrost prevajanja impulzov po živcih. Da bi to naredili, se živec stimulira z nizkointenzivnimi električnimi impulzi s pomočjo senzorjev, nameščenih na koži, ki zbirajo odziv drugih senzorjev, ki se nahajajo na razdalji, in tako zabeleži, koliko časa traja, da pride do odziva pri vožnji z ene strani na drugo. drugo.

Bibliografske reference:

• Gilman, S, in Winans, S. (1989). Načela klinične nevroanatomije in nevrofiziologije. Druga izdaja. Uvodnik sodobnega priročnika. Mehika.
• Schmidt, R. F., Dudel, J., Jaenig, W. in Zimmermann, M. (2012). Osnove nevrofiziologije. Springer Science & Business Media.