Електрофізіологія

ЕЛЕКТРОФІЗІОЛО́ГІЯ (від електро… і фізіологія) — розділ фізіології, що вивчає електричні властивості біологічних клітин та тканин. Основою є вимірювання змін напруги або електр. струмів у широкому діапазоні шкал від іонних каналів до органів у цілому. Важливий розділ нейрофізіології, оскільки осн. функції нерв. клітин — прийом, оброблення та передача інформації — реалізуються завдяки електр. процесам на їх мембранах. Започаткував італ. фізик Л. Ґальвані 1791 кн. «De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius» («Трактат про сили електрики при м’язових рухах»), у якій описав досліди з вивчення скорочення жаб’ячих лапок при електр. подразненні. Подальший розвиток розділу пов’язаний з діяльністю К. Маттеучі, котрий у 1830–40-х рр. встановив, що у м’язі завжди наявний струм, який протікає від його інтакт. поверхні до попереч. розрізу. У серед. 19 ст. Е. Дюбуа-Реймон довів наявність зв’язку між електр. струмом та нерв. імпульсом, започаткувавши Е. нерв. системи. 1875 Р. Кетон та В. Данилевський відкрили біотоки мозку. Суттєвий внесок у трактування феномену т. зв. живої електрики (за Л. Ґальвані) зробили Ю. Бернштейн та В. Чаговець. Так, для пояснення електр. потенціалів у живих тканинах В. Чаговець 1896 вперше застосував теорію електролітич. дисоціації, Ю. Бернштейн 1902 сформулював осн. положення мембран. теорії збудження. На поч. 20 ст. в електрофізіол. дослідж. використано струн. гальванометр, який мав значно меншу інерційність, ніж наявні у той час прилади. За його допомогою В. Айнтговен детально вивчив характеристики електр. процесів у живих тканинах. Суттєвим кроком вперед у реєстрації всіх форм біоелектр. потенціалів став початок застосування на практиці в 1930–40-х рр. електрон. підсилювачів та осцилографів (Г. Бішоп, Дж. Ерланґер і Ґ. Гассер), які нині є основою електрофізіол. техніки. Використання електрон. техніки дало можливість реєструвати електр. потенціали не тільки від поверхні живих тканин, а й з їх глибини за допомогою занурення електродів (реєстрація електр. активності окремих клітин та внутр.-клітинне відведення). Згодом застосування електронно-обчислювал. техніки зробило можливим виділення слабких електр. сигналів на фоні шумів, проведення автомат. статистич. оброблення великої кількості електрофізіол. даних, моделювання електрофізіол. процесів тощо. Знач. розвитку Е. набула після дослідж. А. Ходжкіним, Б. Кацом та А. Гакслі іонних механізмів збудження мембрани гігант. аксона кальмара (1951). Вони встановили, що електр. збудливість мембрани реалізується завдяки потенціал-керованим іонним каналам — специфіч. білк. структурам. У СРСР розвиток мембран. теорії збудження пов’язаний з київ. фізіол. школою (Д. Воронцов, П. Костюк, О. Кришталь). Київ. вчені вперше застосували мікроелектроди для внутр.-клітин. реєстрації потенціалів дії (нерв. імпульсів) окремих нерв. клітин. Розроблення нових електрофізіол. методів дослідж. іонних каналів мембрани тіла нерв. клітин започаткувало вивчення механізмів їхньої збудливості.

Реєстрацію електр. потенціалів різних органів та тканин, вивчення їхніх часових і простор. параметрів застосовують як у наук. дослідах, так і в клін. практиці. У сучас. медицині розрізняють такі електрофізіол. методи: електрокардіографія, електроенцефалографія (вивчає сумарну електр. активність мозку, яку реєструють з поверхні шкіри голови; широко застосовують у діагностиці та лікуванні, зокрема епілепсії, в анестезіології, а також при дослідж. діяльності мозку, пов’язаної з реалізацією таких функцій, як сприймання, пам’ять, адаптація), електроретинографія (вивчає функціон. стан сітківки ока за допомогою реєстрації біопотенціалів, що виникають у ній при світловому подразненні), електродерматологія (вивчає біопотенціали шкіри), реографія, або імпедансна плетизмографія (встановлює пульс. коливання кровонаповнення судин різних органів і тканин; застосовують у діагностиці судин. порушень головного мозку, кінцівок, легень, серця, печінки та ін.), електрогастроентерографія (вивчає шлунк.-кишк. тракт).

Завантажити статтю