Elektrofiziologija
Elektrofiziologija (stgrč. ἥλεκτρον – ēlektron + φύσις –fizis = priroda, porijeklo + -λογία – logia = nauka, znanje) je grana fiziologije koja proučava električna svojstva bioloških ćelija i tkiva. Uključuje mjerenja promjena napona ili električne struje ili manipulacije na raznim skalama od pojedinačnih ionskih kanala proteina do cijelih organa kao što je srce. U neuronauci uključuje mjerenja električne aktivnosti neurona, a posebno aktivnosti akcijskih potencijala. Snimci velikih električnih signala iz nervnog sistema, kao što je elektroencefalografija, takođe se mogu nazvati elektrofiziološkim snimcima.[1] Korisni su za elektrodijagnostiku i monitoring.
Definicija i opseg uredi
Klasične elektrofiziološke tehnike uredi
Principi i mehanizmi uredi
Elektrofiziologija je grana fiziologije koja se široko odnosi na protok iona (ionska struja) u biološkim tkivima i, posebno, na tehnike električnog snimanja koje omogućavaju mjerenje ovog protoka. Klasične elektrofiziološke tehnike uključuju postavljanje elektroda u različite preparate biološkog tkiva. Glavni tipovi elektroda su:
- jednostavni čvrsti provodnici, kao što su diskovi i igle (pojedinačni ili nizovi, često izolirani osim vrha),
- tragovi na štampanim pločama ili fleksibilnim polimerima, također izolirani osim vrha, i
- šuplje epruvete napunjene elektrolitom, kao što su staklene pipete napunjene rastvorom kalij-hlorida ili drugim rastvorom elektrolita.
Glavne pripreme uključuju:
- živi organizmi (primjer kod insekata),
- izrezano tkivo (akutno ili kultivirano),
- disocirane ćelije iz izrezanog tkiva (akutnog ili kultiviranog),
- vještački uzgojene ćelije ili tkiva, ili
- hibridni modeli od gore navedenih.
Neuronska elektrofiziologija obuhvata proučavanje električnih svojstava bioloških ćelija i tkiva unutar nervnog sistema.
Pomoću neuronske elektrofiziologije mogu se odrediti načini dešavanja neuronskih poremećaja, gledajući moždanu aktivnost pacijenta. Aktivnosti poput toga koji dijelovi mozga svijetle u bilo kojoj situaciji na koju se naiđe. Ako je elektroda dovoljno mala (mikrometarska) u prečniku, onda se može iubaciti vrh u jednu ćeliju. Takva konfiguracija omogućava direktno posmatranje i intracellular snimanje unutarašnjih električnih aktivnosti jedne ćelije. Međutim, ova invazivna postavka smanjuje životni vijek ćelije i uzrokuje curenje tvari kroz ćelijsku membranu. Unutarćelijska aktivnost može se također posmatrati korišćenjem posebno formirane (šuplje) staklene pipete koja sadrži elektrolit. U ovoj tehnici, vrh mikroskopske pipete se pritisne na ćelijsku membranu, za koju se čvrsto priljubljuje interakcijom između stakla i lipida ćelijske membrane. Elektrolit unutar pipete može se dovesti u kontinuitet tekućine s citoplazmatskom isporukom impulsa negativnog pritiska u pipetu kako bi se razbio mali dio membrane okružen rubom pipete ([snimanjem cijele ćelije).
Alternativno, ionski kontinuitet može se uspostaviti "perforacijom" flastera tako što će se dozvoliti da se egzogeni agens za formiranje pora unutar elektrolita ubaci u membranski flaster. Konačno, površina se može ostaviti netaknutom.
Elektrofiziolog može odlučiti da ne ubacuje vrh u jednu ćeliju. Umjesto toga, vrh elektrode može ostati u kontinuitetu sa vanćelijskim prostorom. Ako je vrh dovoljno mali, takva konfiguracija može omogućiti indirektno posmatranje i snimanje akcijskih potencijala iz jedne ćelije, što se naziva snimanje jedne jedinice. U zavisnosti od pripreme i preciznosti postavljanja, evanćelijska konfiguracija može istovremeno da pokupi aktivnost nekoliko obližnjih ćelija, što se naziva snimanje u više jedinica.
Kako se veličina elektrode povećava, moć razlučivanja se smanjuje. Veće elektrode su osjetljive samo na neto aktivnost mnogih ćelija, zvanu potencijal lokalnog polja. Još veće elektrode, kao što su neizolovane igle i površinske elektrode koje koriste klinički i hirurški neurofiziolozi, osetljive su samo na određene tipove sinhrone aktivnosti unutar populacija ćelija koje broje milione.
Ostale klasične elektrofiziološke tehnike uključuju jednokanalno snimanje i amperometrija.
Elektrografski modaliteti prema dijelovima tijela uredi
Elektrofiziološko snimanje općenito se ponekad naziva i elektrografijom (od electro- + [[wikt:-grafein = pisanje, "električno snimanje" ), pri čemu je tako proizveden zapis elektrogram. Međutim, riječ elektrografija ima druga značenja (uključujući elektrofotografiju), a specifični tipovi elektrofiziološkog snimanja obično se nazivaju specifičnim imenima, konstruiranim na osnovu obrasca elektro- + kombinirani oblik tijelsnog segmenta + -grafija (često nosi specifično značenje intrasrčanog elektrograma, koji je poput elektrokardiograma, ali s nekim invazivnim odvodima (unutar srca) prije nego samo neinvazivne elektrode (na koži). Elektrofiziološko snimanje za kliničke dijagnostičke svrhe uključeno je u kategoriju elektrodijagnostičko ispitivanje. Različiti "ExG" načini rada su sljedeći:
| Modalitet | Skraćenica | Dio tijela | Prevalencija u kliničkoj upotrebi |
|---|---|---|---|
| Elektrokardiografija | EKG | Srce (konkretno, srčani mišić), sa kožnim elektrodama (neinvazivno) | 1 — Veoma često |
| Elektroatriografija | EAG | Pretkomora srčanog mišića | 3 — Neuobičajeno |
| Elektroventrikulografija | EVG | Komora srčanog mišića | 3 — Neuobičajeno |
| Intrakardijalni elektrogram | EGM | srce (konkretno, srčani mišić), sa intrakardijalnim elektrodama (invazivno) | 2 — Donekle uobičajeno |
| elektroencefalografija | EEG | mozak (obično moždana kora), sa vankranijskim elektrodama | 2 — Donekle uobičajeno |
| Elektrokortikografija | ECoG ili iEEG | mozak (posebno moždana kora), sa unutarkranijskim elektrodama | 2 — Donekle uobičajeno |
| Elektromiografija | EMG | mišići po cijelom tijelu (obično skeletni, povremeno glatki) | 1 — Veoma često |
| Elektrookulografija | EOG | oko — cijela očna jabučica | 2 — Donekle uobičajeno |
| Elektroretinografija | ERG | oko— posebno mrežnjača | 2 — Donekle uobičajeno |
| Elektronistagmografija | ENG | oko — preko rožnjačnomrežnjačnog potencijala | 2 — Donekle uobičajeno |
| Elektroolfaktografija | EOG | Mirisni epitel kod sisara | 3 — Neuobičajeno |
| Elektroantenografija | EAG | Mirisni receptori u antenama artropoda | 4 — Nije klinički primjenjivo |
| Elektrokohleografija | ECOG ili ECochG | Pužnica | 2 — Donekle uobičajeno |
| Elektrogastrografija | JAJE | Glatki mišići želuca | 2 — Donekle uobičajeno |
| Elektrogastroenterografija | EGEG | Glatki mišići želuca i crijeva | 2 — Donekle uobičajeno |
| Elektroglotografija | JAJE | Glotis | 3 — Neuobičajeno |
| Elektropalatografija | EPG | Nepčani kontakt jezika | 3 — Neuobičajeno |
| Elektroarteriografija | EAG | Arterijski protok putem potencijala strujanja otkrivenog kroz kožu | 3—Neuobičajeno |
| Elektroblefarografija | EBG | Mišići očnih kapaka | 3 — Neuobičajeno |
| Elektrodermografija | EDG | Koža | 3 — Neuobičajeno |
| Elektrohisterografija | EHG | Maternica | 3 — Neuobičajeno |
| Elektroneuronografija | ENeG ili EnoG | Živci | 3 — Neuobičajeno |
| Elektropneumografija | EPG | pluća (pokreti grudnog koša) | 3—Neuobičajeno |
| Elektrospinografija | ESG | Kičmena moždina | 3 — Neuobičajeno |
| Elektrovomerografija | EVG | vomeronosni organ]] | 3 — Neuobičajeno |
Klinička elektrofiziologija uredi
Klinička elektrofiziologija je studija o tome kako se elektrofiziološki principi i tehnologije mogu primijeniti na ljudsko zdravlje. Naprimjer, klinička elektrofiziologija srca uključuje proučavanje električnih svojstava koja upravljaju srčanim ritmom i aktivnošću. Elektrofiziologija srca može se koristiti za promatranje i liječenje poremećaja kao što su aritmija (nepravilan rad srca). Naprimjer, može se u srce umetnuti kateter koji sadrži elektrodu, kako bi sesnimila električnu aktivnost srčanog mišića.
Drugi primjer kliničke elektrofiziologije je klinička neurofiziologija. U ovoj medicinskoj specijalnosti, mjera se električna svojstva mozga, kičmene moždine i živaca. Smatra se da su naučnici kao što su Duchenne de Boulogne (1806–1875) i Nathaniel A. Buchwald (1924–2006) uveliko unaprijedili oblast neurofiziologije, omogućivši njenu kliničku primjenu.
Smjernice za kliničko izvještavanje uredi
Standardi minimalnih informacija (MI) ili smjernice za izvještavanje specificiraju minimalnu količinu meta podataka (informacija) i ostalih podataka potrebnih za postizanje određenog cilja ili ciljeva u kliničkoj studiji. Porodica dokumenata sa smjernicama za izvještavanje "Minimalne informacije o istraživanju neuronauke" (MINI) ima za cilj da pruži dosljedan skup smjernica za izvještavanje o elektrofiziološkom eksperimentu. U praksi, MINI modul sadrži kontrolnu listu informacija koje treba dati (naprimjer o korištenim protokolima) kada se skup podataka opisuje za objavljivanje.[2]
Također pogledajte uredi
Reference uredi
- ^ Scanziani, Massimo; Häusser, Michael (2009). "Electrophysiology in the age of light". Nature. 461 (7266): 930–39. Bibcode:2009Natur.461..930S. doi:10.1038/nature08540. PMID 19829373. S2CID 205218803.
- ^ Gibson, Frank; Overton, Paul G.; Smulders, Tom V.; Schultz, Simon R.; Eglen, Stephen J.; Ingram, Colin D.; Panzeri, Stefano; Bream, Phil; Sernagor, Evelyne (2008). "Minimum Information about a Neuroscience Investigation (MINI) Electrophysiology" (PDF). Nature Precedings. hdl:10101/npre.2009.1720.2.
Vanjski linkovi uredi
- Book chapter on Planar Patch Clamp Arhivirano 31. 3. 2010. na Wayback Machine