Електрофізіологія: що це таке і як її досліджують

Електрофізіологія відповідає за аналіз і вивчення електричних процесів, які відбуваються в різні органи, тканини та структури нашого тіла, такі як серце, м’язи або мозок. Його застосування в клінічній практиці допомагає нам спостерігати та діагностувати різні патології та захворювання.

У цій статті ми пояснюємо що таке електрофізіологія і з чого складаються основні методи реєстрації електричної активності.

• Пов'язана стаття: "Частини людського мозку (і функції)"

Що таке електрофізіологія?

Електрофізіологія є наука, що вивчає електричні властивості клітин і біологічної тканини організму. Хоча найвідоміше дослідження пов’язане з серцевою системою, вимірювання (такі як зміна напруги або електричний струм) в інших типах структур тіла, таких як м’язи або мозок, за допомогою електродів, які вимірюють активність електричні.

У середині 19 століття італійський фізик Карло Маттеучі був одним із перших вчених, які досліджували електричні струми у голубів. У 1893 році швейцарський фізіолог Вільгельм Гіс, відомий як засновник гістології та винахідник мікротома (інструмент, який дозволяє робити зрізи біологічної тканини для аналізу під мікроскопом), завдяки новим відкриттям у галузі електрофізіології серцевий. А вже в 1932 році Хольцман і Шерф відкрили і винайшли електрокардіограму.

в даний час нейронаука живиться дослідженнями та досягненнями в нових електрофізіологічних методах які дозволяють мікро (від простого іонного каналу) і макро (до повного мозку) аналізувати структури мозку.

Досягнення в знаннях про функціонування поведінки та нервової системи людини ґрунтуються на дослідженнях, у яких реєструються електричні сигнали від окремих нейронів і великих нейронних груп. У нейропсихології, наприклад, вона прагне дослідити кореляції між певними ділянками мозку та когнітивними функціями начальників або певної поведінки, отже, методики запису електричної активності, які використовуються в електрофізіології, є такими важливо.

Електричні властивості клітин

В електрофізіології, коли ми говоримо про вивчення електричних властивостей, ми маємо на увазі аналіз іонного потоку (атом або їх група з електричним зарядом, який може бути позитивним або катіонним, і негативним або аніон) і до стану спокою і активності збудливих клітин (нейронів, серцевих клітин, тощо).

Збудливість клітини — це властивість, що дозволяє їй активно реагувати на застосування подразника, тобто на будь-яку енергетичну зміну зовнішнього середовища. Ці подразники можуть бути різних видів: механічні, теплові, звукові, світлові тощо. Наприклад, у нейронів цю збудливість їм надає здатність змінювати свій електричний потенціал для передачі цього нервового імпульсучерез аксон до інших нейронів.

Мембрана, що покриває клітину, регулює проходження іонів ззовні всередину, оскільки вони містять різну їх концентрацію. Усі клітини мають різницю потенціалів між внутрішньою та зовнішньою сторонами клітини, яка називається мембранним потенціалом, яка зумовлена ​​існуванням градієнти концентрації іонів по обидві сторони мембрани, а також відмінності у відносній проникності клітинної мембрани для різних іонів присутній.

Крім того, збудливі клітини виконують свої функції, виробляючи електричні сигнали в термінах зміна мембранного потенціалу, ключове поняття в електрофізіології. Ці електричні сигнали можуть бути: короткими та великої амплітуди (наприклад, потенціали дії), що відповідає за швидку передачу інформації на великі відстані; більш повільна і низька напруга, з інтегруючою функцією; і низьковольтні (такі як синаптичні потенціали), які спричинені синаптичною дією.

• Вас може зацікавити: "Потенціал дії: що це таке і які його фази?"

Види електрофізіологічних показань

Запис електричної активності може відбуватися в різних біологічних тканинах і клітинах, а також за допомогою різних електрофізіологічних методів.

Найбільш поширені електрофізіологічні записи До них відносяться: електрокардіограма, електроенцефалографія та електроміографія. Далі ми більш детально пояснюємо, з чого складається кожен з них.

1. Електрокардіограма

Електрокардіограма (ЕКГ) - це електрофізіологічний метод, який відповідає за запис електричної активності серця. серця, шляхом вивчення змін напруги протягом певного часу (який зазвичай не перевищує 30). секунд). Графік зазвичай записується на монітор електрокардіографа, схожий на екран телевізора.

Електричну активність серця, зібрану на ЕКГ, можна спостерігати у формі трасування, яке представляє різні хвилі, які відповідають шляху електричних імпульсів через різні структури пристрою серцевий.

Цей тест обов’язковий для вивчення серцевих проблем, таких як аритмії, захворювання серця або гострі епізоди коронарної хворобитакі як інфаркт міокарда.

ЕКГ проводиться наступним чином:

• Пацієнт лягає, а електроди накладають на руки, ноги та груди. Іноді необхідно очистити або поголити область.
• Проведення електрокардіографа підключаються до шкіри обстежуваного за допомогою електродів, прикріплених до щиколоток, зап’ясть і грудей. Таким чином електрична активність збирається з різних позицій.
• Людина повинна залишатися розслабленою, спокійною, з нерухомими руками та ногами та з нормальним ритмом дихання.

2. Електроенцефалограма

Електроенцефалограма (ЕЕГ) - це електрофізіологічний метод, який виявляє та записує електричну активність у мозку, через маленькі електроди, закріплені на шкірі голови людини. Цей тест є неінвазивним і зазвичай використовується в нейронауках для спостереження та вивчення функціонування центральної нервової системи, а точніше, кори головного мозку.

За допомогою цієї методики можна діагностувати неврологічні зміни, які вказують на такі захворювання, як епілепсія, енцефалопатії, нарколепсія, деменція або нейродегенеративні захворювання. Крім того, ЕЕГ також дозволяє визначити нормальні і патологічні ритми мозкової діяльності як хвилі, які ми зазвичай маємо як у стані неспання, так і уві сні: альфа, бета, дельта, тета і гамма.

Цей тест теж часто використовується в дослідженнях фаз сну (полісомнографія), щоб виявити можливі аномалії в записах циклів руху очей швидкого (REM) і нормального (NREM) циклів сну, а також для виявлення інших можливих розладів сну мрія.

ЕЕГ триває приблизно 30 хвилин і може бути виконана в лікарні або в нейрофізіологічному відділенні. Для його виконання пацієнт сідає в крісло і прикріплюють електроди (між 15 і 25 датчики) до шкіри голови, використовуючи гель для волосся, щоб реєструвати електричну активність правильно. І поки людина розслаблена, проводиться тест.

• Вас може зацікавити: "5 фаз сну: від повільних хвиль до швидкого сну"

3. електроміограма

Електроміограма (ЕМГ) - це процедура, яка використовується для вивчення електричної активності м'язів і їх нервових клітин або моторних нейронів. Ці нейрони передають електричні сигнали, які викликають м’язову активність і скорочення.

Електроди необхідні для виконання ЕМГ і розміщуються на м’язах у стані спокою або під час тренування. Для виявлення м'язової реакції необхідно ввести маленьку голку, тому іноді це може дратувати пацієнта.

Єдина складність цього тесту полягає в тому, що він викликає невелику кровотечу в місці введення електрода, тому необхідно брати до уваги пацієнтів з порушенням згортання крові або тих, хто проходить лікування антикоагулянти.

Ще один електрофізіологічний метод, який іноді супроводжує ЕМГ електронейрографія, яка вивчає швидкість проведення імпульсів по нервах. Для цього нерв стимулюється електричними імпульсами низької інтенсивності за допомогою датчиків, розміщених на шкірі, які збирають відповідь від інших датчиків, розташованих на відстані, таким чином реєструючи, скільки часу потрібно для реакції під час руху з одного боку на інший. інший.

Бібліографічні посилання:

• Гілман С. і Вінанс С. (1989). Принципи клінічної нейроанатомії та нейрофізіології. Друге видання. Сучасна редакція посібника. Мексика.
• Шмідт, Р. Ф., Дудел Дж., Дженіг В. та Циммерманн М. (2012). Основи нейрофізіології. Springer Science & Business Media.