Elektrofisiologi bertanggung jawab untuk menganalisis dan mempelajari proses listrik yang terjadi di berbagai organ, jaringan, dan struktur tubuh kita, seperti jantung, otot, atau otak. Penerapannya dalam praktik klinis membantu kita mengamati dan mendiagnosis berbagai patologi dan penyakit.
Pada artikel ini kita menjelaskan apa itu elektrofisiologi dan terdiri dari apa teknik utama untuk merekam aktivitas listrik.
- Artikel terkait: ” Bagian-bagian otak manusia (dan fungsinya) “
Apa itu elektrofisiologi?
Elektrofisiologi adalah ilmu yang mempelajari sifat listrik sel dan jaringan biologis dalam suatu organisme. Meskipun studi yang paling terkenal adalah yang berkaitan dengan sistem jantung, pengukuran (seperti perubahan tegangan atau arus listrik) juga dapat direkam pada jenis struktur tubuh lainnya, seperti otot atau otak, melalui penggunaan elektroda yang mengukur aktivitas listrik.
Pada pertengahan abad ke-19, fisikawan Italia Carlo Matteuci adalah salah satu ilmuwan pertama yang mempelajari arus listrik pada merpati. Pada tahun 1893, ahli fisiologi Swiss Wilhelm His, yang terkenal sebagai pendiri histologi dan penemu mikrotom (alat yang memungkinkan jaringan biologis dipotong untuk dianalisis di bawah mikroskop), menyumbangkan temuan baru di bidang elektrofisiologi jantung. Dan sudah pada tahun 1932, Holzmann dan Scherf, menemukan dan menemukan elektrokardiogram.
Saat ini, ilmu saraf mengacu pada penelitian dan kemajuan dalam teknik elektrofisiologis baru yang memungkinkan analisis struktur otak mikro (dari saluran ion sederhana) dan makro (sampai ke seluruh otak).
Kemajuan dalam pemahaman tentang fungsi perilaku dan sistem saraf manusia didasarkan pada penelitian yang merekam sinyal listrik dari neuron individu dan kelompok neuron skala besar. Dalam neuropsikologi, misalnya, tujuannya adalah untuk mengeksplorasi korelasi antara area otak tertentu dan fungsi kognitif yang lebih tinggi atau perilaku tertentu, oleh karena itu teknik perekaman aktivitas listrik yang digunakan dalam elektrofisiologi sangat penting.
Sifat kelistrikan sel
Dalam elektrofisiologi, ketika kita berbicara tentang studi tentang sifat listrik, kita mengacu pada analisis aliran ion (atom atau sekelompoknya dengan muatan listrik, yang dapat positif atau kation, dan negatif atau anion) dan keadaan istirahat, dan aktivitas sel yang dapat dirangsang (neuron, sel jantung, dll.).
Rangsangan sel adalah properti yang memungkinkan mereka untuk merespon secara aktif penerapan stimulus, yaitu, setiap variasi energik di lingkungan. Rangsangan ini dapat dari beberapa jenis: mekanik, termal, suara, cahaya, dll. Misalnya, dalam neuron, rangsangan ini memberi mereka kemampuan untuk mengubah potensi listriknya untuk mengirimkan impuls saraf itu, melalui akson, ke neuron lain.
Selaput yang menutupi sel mengatur perjalanan ion dari luar ke dalam, karena mengandung konsentrasi yang berbeda. Semua sel memiliki perbedaan potensial antara bagian dalam dan luar sel yang disebut potensial membran, yang disebabkan adanya gradien konsentrasi ion pada kedua sisi membran, serta perbedaan permeabilitas relatif membran. terhadap berbagai ion yang ada.
Selanjutnya, sel-sel yang dapat dieksitasi menjalankan fungsinya dengan menghasilkan sinyal-sinyal listrik dalam hal perubahan potensial membran, sebuah konsep kunci dalam elektrofisiologi. Sinyal listrik ini dapat berupa: singkat dan amplitudo besar (seperti potensial aksi), bertugas mentransmisikan informasi dengan cepat dan pada jarak yang jauh; tegangan lebih lambat dan lebih rendah, dengan fungsi integrasi; dan tegangan rendah (seperti potensi sinaptik), yang berasal dari aksi sinaptik.
- Anda mungkin tertarik: ” Potensi tindakan: apa itu dan apa fasenya? “
Jenis pembacaan elektrofisiologis
Rekaman aktivitas listrik dapat terjadi pada jaringan dan sel biologis yang berbeda, serta dengan teknik elektrofisiologi yang berbeda.
Rekaman elektrofisiologi yang paling umum meliputi: elektrokardiogram, elektroensefalografi, dan elektromiografi. Selanjutnya, kita menjelaskan secara lebih rinci apa yang masing-masing terdiri dari.
1. Elektrokardiogram
Elektrokardiogram (EKG) adalah teknik elektrofisiologi yang bertanggung jawab untuk merekam aktivitas listrik jantung, melalui studi tentang perubahan tegangan selama waktu tertentu (yang biasanya tidak melebihi 30 detik). Grafik biasanya direkam pada monitor, mirip dengan layar televisi, dari mesin EKG.
Aktivitas listrik jantung yang terekam dalam EKG dapat diamati dalam bentuk jejak yang menghadirkan gelombang berbeda yang sesuai dengan jalur impuls listrik melalui berbagai struktur sistem jantung.
Tes ini penting untuk mempelajari masalah jantung seperti aritmia, penyakit jantung atau episode akut pada penyakit koroner, seperti infark miokard.
EKG dilakukan sebagai berikut:
- Pasien berbaring dan elektroda ditempatkan di lengan, kaki, dan dada. Terkadang perlu untuk membersihkan atau mencukur area tersebut.
- Kabel elektrokardiograf dihubungkan ke kulit subjek dengan elektroda yang dipasang pada pergelangan kaki, pergelangan tangan, dan dada. Ini adalah bagaimana aktivitas listrik dikumpulkan dari posisi yang berbeda.
- Orang tersebut harus tetap rileks, tenang, dengan lengan dan kaki tidak bergerak dan dengan ritme pernapasan yang normal.
2. Elektroensefalogram
Sebuah electroencephalogram (EEG) adalah teknik elektrofisiologi yang mendeteksi dan merekam aktivitas listrik otak, melalui elektroda kecil yang menempel pada kulit kepala seseorang. Tes ini non-invasif dan umumnya digunakan dalam ilmu saraf untuk mengamati dan mempelajari fungsi sistem saraf pusat dan, lebih khusus lagi, korteks serebral.
Dengan teknik ini, perubahan neurologis yang menunjukkan penyakit seperti epilepsi, ensefalopati, narkolepsi, demensia, atau penyakit neurodegeneratif dapat didiagnosis. Selain itu, EEG juga memungkinkan kita untuk mengidentifikasi ritme normal dan patologis aktivitas otak, serta gelombang yang biasanya kita miliki baik dalam keadaan terjaga maupun dalam tidur: alfa, beta, delta, theta, dan gamma.
Tes ini juga sering digunakan dalam studi fase tidur (polisomnografi), untuk mendeteksi kemungkinan kelainan pada catatan gerakan mata cepat (REM) dan siklus tidur normal (NREM), serta untuk mendeteksi kemungkinan gangguan tidur lainnya.
EEG berlangsung sekitar 30 menit dan dapat dilakukan di pusat rumah sakit atau di unit neurofisiologi. Untuk melakukan ini, pasien duduk di kursi dan elektroda (antara 15 dan 25 sensor) dipasang ke kulit kepala, menggunakan gel kapiler sehingga aktivitas listrik dicatat dengan benar. Dan saat orang itu santai, tes dilakukan.
- Anda mungkin tertarik: ” 5 fase tidur: dari gelombang lambat ke REM “
3. Elektromiogram
Elektromiogram (EMG) adalah prosedur yang digunakan untuk mempelajari aktivitas listrik otot dan sel saraf atau neuron motoriknya. Neuron ini mengirimkan sinyal listrik yang menghasilkan aktivitas dan kontraksi otot.
Untuk melakukan EMG, Anda memerlukan elektroda yang dipasang pada otot, baik saat istirahat maupun saat berolahraga. Jarum kecil perlu dimasukkan untuk mendeteksi respons otot, yang terkadang tidak nyaman bagi pasien.
Satu-satunya komplikasi dari tes ini adalah sedikit pendarahan yang terjadi di tempat pemasangan elektroda, oleh karena itu pasien dengan gangguan pendarahan atau yang sedang menjalani pengobatan antikoagulan harus dipertimbangkan.
Teknik elektrofisiologi lain yang terkadang menyertai EMG adalah electroneurography, yang mempelajari kecepatan konduksi impuls melalui saraf. Untuk melakukan ini, saraf dirangsang dengan impuls listrik intensitas rendah, melalui sensor yang ditempatkan pada kulit yang mengumpulkan respons sensor lain yang terletak di kejauhan, sehingga merekam berapa lama respons terjadi saat mengemudi dari satu sisi. ke yang lain..
Referensi bibliografi:
- Gilman, S dan Winans, S. (1989). Prinsip Neuroanatomi Klinis dan Neurofisiologi. Edisi kedua. Pedoman Redaksi Moderno. Meksiko.
- Schmidt, RF, Dudel, J., Jaenig, W., & Zimmermann, M. (2012). Dasar-dasar neurofisiologi. Ilmu Pengetahuan & Media Bisnis Springer.