ელექტროფიზიოლოგია

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                   ელექტროფიზიოლოგია

"მიმდინარე დამჭერი" არის გავრცელებული ტექნიკა ელექტროფიზიოლოგიაში. ეს არის მთლიანი უჯრედის დენის დამჭერის ჩანაწერი ნეირონის გასროლის გამო მისი დეპოლარიზაციის დენის ინექციით.

ელექტროფიზიოლოგია (ბერძნულიდან ἥλεκτρον - ელექტრონი, ქარვა; ბერძნული φύσις - ბუნება და ბერძნული λόγος - ცოდნა) არის ფიზიოლოგიის ფილიალი, რომელიც სწავლობს ორგანიზმში არსებულ ელექტრულ მოვლენებს მისი საქმიანობის სხვადასხვა ტიპების დროს: ნებაყოფლობითი და უნებლიე, გამოწვეული და სპონტანური. მიკრო და მაკრო დონეზე, დაწყებული ბიოელექტრული აქტივობის შესწავლით, რომელსაც შუამავლობს იონური პროცესები ცალკეული უჯრედებისა და ბოჭკოების სინაფსებში და მემბრანებში, პოლიგრაფიული რეგისტრაციის შედეგების ანალიზამდე, რაც საშუალებას იძლევა შეაფასოს მთელი ორგანიზმის ინტეგრაციული ფუნქციები.

ელექტროფიზიოლოგიაში შესწავლის საგანია აგრეთვე ნერვული და სხვა ელემენტების, მათი თანავარსკვლავედების, ცალკეული ორგანოების და მთელი ორგანიზმის აქტივობა პირდაპირი ან ალტერნატიული დენის ზემოქმედებისას. ამჟამად, თავად ელექტროფიზიოლოგია ერთდროულად წარმოადგენს ფიზიოლოგიისა და ფსიქოლოგიის მრავალი დარგის მეთოდოლოგიურ საფუძველს, ასევე მედიცინასა და ბიოფიზიკას.

იხ. ვიდეო - Electrophysiology Part 1 - The Resting Membrane Potential (RMP) & Action Potentials

ისტორია

ელექტროფიზიოლოგიის დასაწყისი ჩვეულებრივ დაკავშირებულია იტალიელი ექიმის, ანატომიკოსისა და ფიზიოლოგის ლუიჯი გალვანის ცნობილ ექსპერიმენტებთან. 1791 წელს გალვანმა გამოაქვეყნა ტრაქტატი ელექტროენერგიის ძალების შესახებ კუნთოვან მოძრაობაში. ამ ტრაქტატში აღწერილია მთელი რიგი ექსპერიმენტები, მათ შორის გალვანის ცნობილი „აივნის“ ექსპერიმენტი - ბიოლოგიური პროდუქტები (მომზადებული ბაყაყის ფეხები) იყო მიმაგრებული ელვისებურ ჯოხზე. ჭექა-ქუხილის დროს მათი შემცირება მოხდა. შემდეგ გალვანმა თქვა, რომ ატმოსფერული ელექტროენერგიის გამონადენი აღიზიანებს თათებს ელვისებურ ღეროსთან დაკავშირების გარეშეც კი. ამ ჰიპოთეზის შესამოწმებლად მან თავისი სახლის აივნის რკინის მოაჯირებიდან სპილენძის კაუჭების გამოყენებით ჩამოკიდა რამდენიმე პრეპარატი. როგორც კი ქარმა თათების ქანაობა დაიწყო და აივნის მოაჯირს შეეხო, კუნთები ენერგიულად შეიკუმშა. მოგვიანებით გალვანმა აჩვენა, რომ ფეხების შეკუმშვა ლითონის გარეშე იყო შესაძლებელი - მან ერთი ბაყაყის ნერვი გადააგდო მეორის კუნთზე და ეს კუნთი შეკუმშვა.

ელექტროფიზიოლოგიის შემდგომი განვითარება დაკავშირებულია კარლო მატეუჩისთან, რომელმაც 1830-1840 წლებში აჩვენა, რომ ელექტრული დენი ყოველთვის შეიძლება გამოვლინდეს კუნთში, რომელიც მიედინება მისი ხელუხლებელი ზედაპირიდან განივი მონაკვეთისკენ.

XIX საუკუნის შუა ხანებში ელექტროფიზიოლოგიას საფუძველი ჩაეყარა ე.დიბუა-რეიმონდის კლასიკურმა შრომებმა, რომელმაც აჩვენა კავშირი ელექტრო დენსა და ნერვულ იმპულსს შორის. ელექტროფიზიოლოგიის შემდგომი განვითარება მჭიდრო კავშირშია ნეიროფიზიოლოგიასთან. 1875 წელს, ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად, ინგლისელმა ქირურგმა და ფიზიოლოგმა რიჩარდ კატონმა და უკრაინელმა ფიზიოლოგმა ვ. ია დანილევსკიმ აჩვენეს, რომ ტვინი არის ელექტრული აქტივობის გენერატორი, ანუ აღმოაჩინეს ტვინის ბიოდენები.

1888 წელს გერმანელმა ფიზიოლოგმა ჯ.ბერნშტაინმა შემოგვთავაზა ე.წ. დიფერენციალური რიოტომა ცოცხალ ქსოვილებში მოქმედების დინების შესასწავლად, რომელმაც განსაზღვრა ლატენტური პერიოდი, მოქმედების პოტენციალის აწევისა და დაცემის დრო. კაპილარული ელექტრომეტრის გამოგონების შემდეგ, რომელიც გამოიყენება მცირე ემფს გასაზომად, ასეთი კვლევები უფრო ზუსტად გაიმეორა ფრანგმა მეცნიერმა E.J. Marey (1875) გულზე და A.F. Samoilov (1908) ჩონჩხის კუნთებზე. ნ.ე.ვვედენსკი (1884) იყენებდა ტელეფონს მოქმედების პოტენციალის მოსასმენად. ელექტროფიზიოლოგიის განვითარებაში მნიშვნელოვანი როლი შეასრულა რუსმა ფიზიოლოგმა ვ. ბერნშტეინმა 1902 წელს ჩამოაყალიბა აგზნების მემბრანული თეორიის ძირითადი პრინციპები, რომლებიც მოგვიანებით შეიმუშავეს ინგლისელმა მეცნიერებმა P. Boyle და E. Conway (1941), A. Hodgkin, B. Katz და A. Huxley (1949).

მე-20 საუკუნის დასაწყისში. ელექტროფიზიოლოგიური კვლევებისთვის გამოიყენეს სიმებიანი გალვანომეტრი, რამაც შესაძლებელი გახადა სხვა ჩამწერი ინსტრუმენტების ინერციის დაძლევა; მისი დახმარებით ვ.აინთჰოვენმა და სამოილოვმა მიიღეს ელექტრული პროცესების დეტალური მახასიათებლები სხვადასხვა ცოცხალ ქსოვილებში. ბიოელექტრული პოტენციალის ნებისმიერი ფორმის დამახინჯებული რეგისტრაცია შესაძლებელი გახდა მხოლოდ ელექტრონული გამაძლიერებლების და ოსცილოსკოპების ელექტროფიზიოლოგიის პრაქტიკაში (XX საუკუნის 30-40-იანი წლები) დანერგვით (გ. ბიშოპი, ჯ. ერლანგერი და გ. გასერი, აშშ). ელექტროფიზიოლოგიური ტექნოლოგიის საფუძველია. ელექტრონული ტექნოლოგიის გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა ელექტრული პოტენციალის ამოღება არა მხოლოდ ცოცხალი ქსოვილების ზედაპირიდან, არამედ სიღრმეებიდან წყალქვეშა ელექტროდების გამოყენებით (ცალკეული უჯრედების ელექტრული აქტივობის რეგისტრაცია და უჯრედშიდა მოცილება). მოგვიანებით, ელექტრონული გამოთვლითი ტექნოლოგია ასევე ფართოდ გამოიყენებოდა ელექტროფიზიოლოგიაში, რამაც შესაძლებელი გახადა ხმაურის ფონიდან ძალიან სუსტი ელექტრული სიგნალების იზოლირება, დიდი რაოდენობით ელექტროფიზიოლოგიური მონაცემების ავტომატური სტატისტიკური დამუშავება, ელექტროფიზიოლოგიური პროცესების სიმულაცია და ა.

ლუიჯი გალვანი

ელექტროფიზიოლოგიის სექციები

ელექტრული პოტენციალების აღრიცხვის ელექტროფიზიოლოგიური მეთოდი, რომელიც წარმოიქმნება აქტიური ფიზიოლოგიური ფუნქციების დროს ყველა ცოცხალ ქსოვილში გამონაკლისის გარეშე, არის ყველაზე მოსახერხებელი და ზუსტი მეთოდი ამ პროცესების შესასწავლად, მათი დროებითი მახასიათებლებისა და სივრცითი განაწილების გასაზომად, რადგან ელექტრული პოტენციალი უდევს საფუძვლად ისეთი პროცესების წარმოქმნის მექანიზმს, როგორიცაა. აგზნება, დათრგუნვა, სეკრეცია. ამჟამად, ბიოპოტენციალების შესწავლის ძირითადი ელექტროფიზიოლოგიური მეთოდები ფართოდ გამოიყენება კვლევასა და კლინიკურ პრაქტიკაში:

გული - ელექტროკარდიოგრაფია

ტვინი - ელექტროენცეფალოგრაფია

ბადურა - ელექტრორეტინოგრაფია

კანის - ელექტროდერმატოგრაფია

სისხლის მიმოქცევა - რეოგრაფია (იმპედანტური პლეტისმოგრაფია)

კუჭ-ნაწლავის ტრაქტი - ელექტროგასტროენტეროგრაფია

ჩონჩხის კუნთები - ელექტრომიოგრაფია

კომპიუტერების ფართო გამოყენება მონაცემთა ანალიზში იწვევს კომპიუტერული ელექტროფიზიოლოგიის განსხვავებას.