به طور کلی الکتروفیزیولوژی به مطالعه سلول‌ها و بافت‌های بدن می‌پردازد، این حیطه دارای روش‌های بسیار متنوعی از گذشته تا امروز است. الکتروفیزیولوژی شامل روش‌های تهاجمی و غیر تهاجمی می‌باشد، که در این مقاله و مقاله بعد با برخی از آنها آشنا می‌شوید.
الکتروفیزیولوژی چیست؟
اما برای آشنایی با این حوزه از علم ابتدا باید ببینیم، الکتروفیزیولوژی چیست و با دادن تعریفی از آن این آشنایی را شروع کنیم.
الکتروفیزیولوژی شاخه‌ای از علم فیزیولوژی است، که مربوط به جریان یون‌ها (جریان یونی) در بافت‌های بیولوژیکی و به ویژه تکنیک‌های ثبت جریان الکتریکی است، که اندازهگیری این جریان را امکان پذیر می‌کند.
الکتروفیزیولوژی در واقع بررسی و مطالعه خواص الکتریکی سلول‌ها و بافت‌های بیولوژیکی بدن است. این محبث شامل اندازهگیری تغییر ولتاژ یا جریان الکتریکی، در طیف گسترده‌ای از پروتئین‌های دارای یک مجرای یونی گرفته تا یک اندام کامل مانند قلب می‌باشد.
علوم اعصاب شامل اندازهگیری فعالیت‌های الکتریکی نورون‌ها و به ویژه فعالیت بالقوه عمل آنها می‌شود. ثبت سیگنال‌های الکتریکی در مقیاس بزرگ از سیستم عصبی، مانند ثبت جریان الکتریکی مغز توسط دستگاه الکتروانسفالوگرافی، به عنوان ثبت‌های الکتروفیزیولوژیکی نیز می‌تواند نامیده شود. آنها برای تشخیص و نظارت بر الکترود مفید هستند.
علوم اعصاب یک مطالعه علمی از جنبه‌های مولکولی، سلولی، رشدی، ساختاری، عملکردی، تکاملی، محاسباتی و پزشکی سیستم عصبی است. این حوزه علمی یک علم میان رشته‌ای است که جنبه‌های زیست شناسی، شیمی، علوم کامپیوتر، مهندسی، ریاضیات و پزشکی را در بر می‌گیرد.
تکنیک‌های الکتروفیزیولوژی کلاسیک
تکنیک‌های الکتروفیزیولوژی کلاسیک، به صورت قرار دادن الکترودهای مختلف در بافت بیولوژیکی است. انواع اصلی الکترودها عبارتند از:
۱- الکترودهای جامد ساده مانند، دیسک‌ها و سوزن‌ها
۲- ردیابی روی تخته‌های مدار چاپی
۳- لوله‌های توخالی پر از یک الکترولیت، مانند پیپت‌های شیشه‌ای پر از محلول کلرید پتاسیم یا یک محلول دیگر الکترولیت.
مراحل آماده سازی اصلی شامل موارد زیر است :
۱- انتخاب یک موجود زنده
۲- خارج کردن بافت
۳- خارج کردن سلول‌های مورد نیاز از بافت
۴- سلول‌ها یا بافت‌ها به صورت مصنوعی رشد یافته
۵- یا از جانوران هیبرید (دو رگه) استفاده می‌شود.
اگر قطر یک الکترود به اندازه میکرومتر کوچک باشد، الکتروفیزیولوژیست می‌تواند به کمک نوک سوزن آن را درون یک سلول وارد کند. چنین کاری امکان مشاهده مستقیم و ثبت فعالیت الکتریکی داخل سلولی یک سلول را فراهم می‌کند.
با این حال، با راه اندازی چنین وضعیت تهاجمی هم زمان باعث کاهش عمر سلول شده و همچنین موجب نشت مواد در غشای سلولی می‌شود.
همچنین فعالیت داخل سلولی می‌تواند با استفاده از یک پیپت شیشه‌ای مخصوص (توخالی) حاوی یک الکترولیت مشاهده شود. در این تکنیک نوک پیپت میکروسکوپی بر روی غشای سلولی فشرده می‌شود، که بر اثر تعامل بین شیشه و لیپیدهای غشای سلولی محکم به آن می‌چسبد.
این امکان هم وجود دارد که متخصص الکتروفیزیولوژیک الکترود را درون یک سلول قرار ندهد، بلکه الکترود می‌تواند با فضای خارج سلولی در ارتباط باشد.
اگر الکترود به اندازه کافی کوچک باشد، در این وضعیت امکان مشاهده غیرمستقیم و ضبط پتانسیل‌های عملیاتی از یک سلول را فراهم می‌کند، که در این صورت ثبت تک واحدی نامیده می‌شود.
بسته به نحوه تعبیه و قرار گیر‌ی دقیق الکترود، در خارج سلول می‌توان فعالیت الکتریکی چندین سلول در نزدیکی هم را همزمان ثبت کرد و این روش ثبت چند واحدی نامیده می‌شود.
با افزایش اندازه الکترود، قدرت ثبت جریان الکتریکی کاهش می‌یابد. الکترودهای بزرگ‌تر تنها به فعالیت الکتریکی شبکه‌ای از سلول‌ها حساس هستند و به آنها پتانسیل‌های محلی گفته می‌شود.
هنوز الکترودهای بزرگ‌تر، مانند سوزن‌های عایق بندی نشده و الکترودهای سطح توسط نوروفیزیولوژیست‌های بالینی و جراحی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها فقط به انواع خاصی از فعالیت همزمان، شبکه‌ای از میلیون‌ها سلول مختلف حساس هستند.
از سایر تکنیک‌های الکتروفیزیولوژی کلاسیک، می‌توان ضبط تک کانال و آمپرومتری را نام برد.
آشنایی با محصولات الکتروفیزیولوژی پژوهشی
روش‌های الکتروگرافیک بر روی عضو بدن
به طور کلی ثبت الکتروفیزیولوژیکی گاهی اوقات الکتروگرافی نامیده می‌شود. که برگرفته از دو کلمه الکترو+گرافی، به معنی “ثبت الکتریکی” است، که جریان الکتریکی ثبت شده به این ترتیب یک الکترومتر است.
با این حال، کلمه الکتروگرافی -electrography دارای اشکال دیگری از جمله الکتروفوتوگرافی نیز است و انواع خاص ثبت الکتروفیزیولوژیکی معمولاً با نام اختصاری ExG نامیده می‌شود.
به همین ترتیب، کلمه الکتروگرام-electrogram معمولاً دارای معنای خاصی از الکتروگرام داخل قلب است، که مانند یک الکتروکاردیوگرام (نوار قلب) عمل می‌کند. اما این شیوه با برخی از روش‌های تهاجمی داخل بدن (درون قلب) و نه فقط با استفاده از روش غیر تهاجمی (روی پوست) انجام می‌شود.
ثبت الکتروفیزیولوژیک برای اهداف تشخیصی کلینیکی در داخل دسته آزمایش‌های الکترودیاگنوسیتیک- electrodiagnostic قرار دارد.
تا اینجا با انواع روش‌های الکتروفیزیولوژی کلاسیک آشنا شدیم، در مقاله بعدی با انواع حالت‌های مختلف “EXG” آشنا خواهید شد.