Elektrofysiologi: vad det är och hur det undersöks

Elektrofysiologi ansvarar för att analysera och studera de elektriska processer som äger rum i olika organ, vävnader och strukturer i vår kropp, såsom hjärtat, musklerna eller hjärna. Dess tillämpning i klinisk praxis hjälper oss att observera och diagnostisera olika patologier och sjukdomar.

I den här artikeln förklarar vi vad är elektrofysiologi och vad de huvudsakliga teknikerna för att registrera elektrisk aktivitet består av.

• Relaterad artikel: "Delar av den mänskliga hjärnan (och funktioner)"

Vad är elektrofysiologi?

Elektrofysiologi är vetenskapen som studerar de elektriska egenskaperna hos celler och en organisms biologiska vävnad. Även om den mest kända studien är relaterad till hjärtsystemet, mäter mätningar (såsom förändringen i spänning eller den elektrisk ström) i andra typer av kroppsstrukturer, såsom muskler eller hjärnan, genom användning av elektroder som mäter aktiviteten elektrisk.

I mitten av 1800-talet var den italienske fysikern Carlo Matteuci en av de första forskarna som studerade elektriska strömmar hos duvor. 1893, den schweiziske fysiologen Wilhelm His, känd för att vara histologins grundare och uppfinnare av mikrotomen (ett instrument som tillåter att biologisk vävnad sektioneras för att analyseras under ett mikroskop), förutsatt att nya rön inom elektrofysiologiområdet hjärt. Och redan 1932 upptäckte och uppfann Holzmann och Scherf elektrokardiogrammet.

För närvarande, neurovetenskap får näring av forskning och framsteg inom nya elektrofysiologiska tekniker som tillåter mikro (från en enkel jonkanal) och makro (upp till hela hjärnan) analys av hjärnans strukturer.

Framsteg i kunskap om beteendets funktion och det mänskliga nervsystemet bygger på studier där elektriska signaler från enskilda neuroner och storskaliga neurongrupper registreras. Inom neuropsykologi, till exempel, försöker den utforska sambanden mellan vissa områden i hjärnan och kognitiva funktioner överordnade eller vissa beteenden, därför är inspelningsteknikerna för elektrisk aktivitet som används inom elektrofysiologi så Viktig.

Cellers elektriska egenskaper

Inom elektrofysiologi, när vi talar om studiet av elektriska egenskaper, hänvisar vi till jonflödesanalys (en atom eller en grupp av dem med en elektrisk laddning, som kan vara positiv eller katjon, och negativ eller anjon) och till vilotillståndet och aktiviteten hos excitabla celler (neuroner, hjärtceller, etc.).

En cells excitabilitet är en egenskap som gör att den kan reagera aktivt på appliceringen av en stimulans, det vill säga varje energisk variation i miljön. Dessa stimuli kan vara av flera typer: mekaniska, termiska, ljud, ljus, etc. Till exempel, i neuroner ger denna excitabilitet dem förmågan att ändra sin elektriska potential för att överföra den nervimpulsengenom axonet till andra neuroner.

Membranet som täcker cellen reglerar passagen av joner från utsidan till insidan, eftersom de innehåller olika koncentrationer av dem. Alla celler har en potentialskillnad mellan insidan och utsidan av cellen, kallad membranpotential, vilket beror på att det finns jonkoncentrationsgradienter på båda sidor av membranet, såväl som skillnader i cellmembranets relativa permeabilitet för olika joner närvarande.

Vidare utför exciterbara celler sina funktioner genom att producera elektriska signaler i form av membranpotentialförändringar, ett nyckelbegrepp inom elektrofysiologi. Dessa elektriska signaler kan vara: korta och av stor amplitud (såsom aktionspotentialer), ansvariga för att överföra information snabbt och över stora avstånd; långsammare och lägre spänning, med en integrerande funktion; och lågspänning (som synaptiska potentialer), som orsakas av synaptisk verkan.

• Du kanske är intresserad av: "Handlingspotential: vad är det och vilka är dess faser?"

Typer av elektrofysiologiska avläsningar

Registreringen av elektrisk aktivitet kan ske i olika biologiska vävnader och celler, såväl som med olika elektrofysiologiska tekniker.

De vanligaste elektrofysiologiska inspelningarna De inkluderar: elektrokardiogram, elektroencefalografi och elektromyografi. Därefter förklarar vi mer i detalj vad var och en av dem består av.

1. Elektrokardiogram

Elektrokardiogram (EKG) är en elektrofysiologisk teknik som är ansvarig för att registrera hjärtats elektriska aktivitet. hjärta, genom att studera spänningsförändringar under en viss tid (som vanligtvis inte överstiger 30 sekunder). En graf spelas vanligtvis in på monitorn, liknande en tv-skärm, av elektrokardiografen.

Den elektriska aktiviteten i hjärtat som samlas i EKG kan observeras i form av en spårning som visar olika vågor som motsvarar vägen för elektriska impulser genom enhetens olika strukturer hjärt.

Detta test är ett måste för studier av hjärtproblem såsom arytmier, hjärtsjukdomar eller akuta episoder av kranskärlssjukdomsåsom hjärtinfarkt.

Ett EKG utförs enligt följande:

• Patienten ligger ner och elektroder placeras på armar, ben och bröst. Ibland är det nödvändigt att rengöra eller raka området.
• Elektrokardiografkablarna är anslutna till patientens hud via elektroder fästa vid anklarna, handlederna och bröstet. Så samlas elektrisk aktivitet från olika positioner.
• Personen ska förbli avslappnad, tyst, med armar och ben orörliga och med en normal andningsrytm.

2. Elektroencefalogram

Ett elektroencefalogram (EEG) är en elektrofysiologisk teknik som upptäcker och registrerar elektrisk aktivitet i hjärnan, genom små elektroder fästa på personens hårbotten. Detta test är icke-invasivt och används ofta inom neurovetenskap för att observera och studera funktionen hos det centrala nervsystemet och, mer specifikt, hjärnbarken.

Med denna teknik kan neurologiska förändringar som tyder på sjukdomar som epilepsi, encefalopati, narkolepsi, demens eller neurodegenerativa sjukdomar diagnostiseras. Dessutom gör EEG det också möjligt att identifiera normala och patologiska rytmer av hjärnaktivitet, liksom som de vågor som vi vanligtvis har både i vaket tillstånd och i sömn: alfa, beta, delta, theta och gamma.

Även detta test används ofta i studier av sömnfaser (polysomnografi), för att upptäcka eventuella anomalier i registreringar av ögonrörelsecykler snabba (REM) och normala (NREM) sömncykler, samt att upptäcka andra möjliga sömnstörningar dröm.

EEG varar cirka 30 minuter och kan utföras på ett sjukhus eller på en neurofysiologisk enhet. För att utföra det sitter patienten i en stol och elektroderna är fästa (mellan 15 och 25 sensorer) till hårbotten, med hjälp av en hårgelé så att elektrisk aktivitet registreras korrekt. Och medan personen är avslappnad genomförs testet.

• Du kanske är intresserad av: "Sömnens 5 faser: från långsamma vågor till REM"

3. elektromyogram

Ett elektromyogram (EMG) är en procedur som används att studera den elektriska aktiviteten hos muskler och deras nervceller eller motorneuroner. Dessa neuroner överför de elektriska signalerna som producerar muskelaktivitet och sammandragning.

Elektroder behövs för att utföra en EMG och placeras på musklerna, antingen i vila eller under träning. För att upptäcka muskelsvaret är det nödvändigt att sätta in en liten nål, varför det ibland kan vara irriterande för patienten.

Den enda komplikationen av detta test är att det orsakar en liten blödning vid insättningsstället elektrod, därför är det nödvändigt att ta hänsyn till patienter med koagulationsstörning eller som genomgår behandling antikoagulant.

En annan elektrofysiologisk teknik som ibland åtföljer EMG är elektroneurografi, som studerar hastigheten för ledning av impulser genom nerver. För att göra detta stimuleras en nerv med lågintensiva elektriska impulser, med hjälp av sensorer placerade på huden som samlar upp svar från andra sensorer placerade på avstånd, och registrerar därmed hur lång tid det tar för responsen att inträffa när man kör från ena sidan till den andra. Övrig.

Bibliografiska referenser:

• Gilman, S, och Winans, S. (1989). Principer för klinisk neuroanatomi och neurofysiologi. Andra upplagan. Modern manuell redaktionell. Mexiko.
• Schmidt, R. F., Dudel, J., Jaenig, W., & Zimmermann, M. (2012). Grunderna i neurofysiologi. Springer Science & Business Media.