الکتروفیزِولوژی

مترجم : زهره عظیمی
از سایت :www.bioemm.com
الکتروفیزِولوژی علم مطالعه خواص الکتریکی و بیولوژیکی سلول ها و بافت هاست. که شامل اندازه گیری تغییر ولتاژ یا جریان الکتریکی در مقیاس وسیعی از تنوع در سیگنال های کانالهای پروتیینی یونی از تمام بافت های بدن نظیر قلب است و در عصب شناسی، اندازه گیری فعالیت های االکتریکی نورون ها و خصوصاً فعالیت های پتانسیل عمل است.




روش کلاسیک الکتروفیزیولوژی که شامل قرار دادن الکترودها در قسمتهای مختلف بدن است؛
1- الکترودهای جامد، 2- لوله های توخالی حاوی الکترولیت، 3- رسم بر روی مدارهای چاپی.
روش الکتروفیزیولوژی نوری؛ این روش با توجه به توانایی مولکولها برای تابش نور در پاسخ به محیط های شیمیایی و الکتریکی انهاست.
بعضی از مطالعات الکتروفیزیولوژی نامهای خاصی دارند:
1- الکتروکاردیوگرافی- مربوط به قلب(ECG)
2- الکتروانسفالوگرافی- مربوط به مغز(EEG)
3- الکترومیوگرافی- مربوط به ماهیچه ها(EMG)
4- الکترورتینوگرافی- مربوط به شم(ERG)
5- الکترواوکالوگرافی- باز هم مربوط به چشم(EOG)
6- الکتروکرتیکوگرافی- مربوط به پوسته مغزی(ECoG)
7- الکترودرمال- بررسی مقاومت پوست(GSR)
8- الکتروآنتنوگرافی- مربوط به گیرنده های بویایی (ٍEAG)

روشهای الکتروفیزیولوژی
1- ثبت داخل سلولی برای ثبت یک فعالیت داخل سلولی اید میکروالکترودها داخل سلول قرار بگیرند تا قادربه اندازه گری پتانسیل غشای سلول باشد. این روش در سال 1963 جایزه نوبل را برای Alan Lloyd Hodgkin و


1- ثبت داخل سلولی برای ثبت یک فعالیت داخل سلولی اید میکروالکترودها داخل سلول قرار بگیرند تا قادربه اندازه گری پتانسیل غشای سلول باشد. این روش در سال 1963 جایزه نوبل را برای Alan Lloyd Hodgkin و Andrew Fielding Huxley به دلیل سهم آنها در فهم مکانیسم پتانسیل عمل سلولها به ارمغان آورد. آزمایش های آنها شامل ثبت فعالیت الکتریکی داخل سلولی یک آکسون طویل ماهی مرکب بود، که در آن برای اولین بار از روش voltage clamp استفاده شد.
1- Voltage clamp
روشی است که به آزمایش کننده اجازه می دهد که پتانسیل سلول را در مقدار انتخاب شده اندازه بگیرد. و این امکان را فراهم می کند که مقدار یونهای عبوری از غشای سلول در ولتاژ داده شده اندازه گیری شود. این روش مهم است به این دلیل که بیشترکانالهای یونی غشا از نوع کانال های ولتاژی هستند که فقط در صورت اعمال ولتاژی خاص باز می شوند.2- Current clamp
پتانسیل غشا را با اعمال جریان از طریق الکترودها به درون سلول ثبت می کند.برخلاف روش قبلی که باید پتانسیل غشا در یک محدوده خاص قرار بگیرد در این روش پتانسیل غشا می تواند آزادانه تغییر کند.آمپلی فایر ولتاژ را خواه توسط خود سلول تولید شده باشد یا نتیجه تحریک باشد ثبت می کند. این روش برای فهمیدن پاسخ سلولها زمانیکه جریان وارد آنها می شود به کار می رود.و به دلیل فهم ساختار پاسخ گویی نورون ها به عبور نروترانسمیترها روشی مهم است.
3- Patch-clamp
این روش توسط Erwin Neher و Bert Sakmannبرندگان جایزه نوبل سال 1991 ابداع شد. در روش سنتی جهت ثبت یک میکروالکترود را درون سلول قررا می دادند. اما در این روش میکروالکترود میکروپیپتی است که تقریبا سری با قظری بزرگ دارد و در کنار سلول قررا داده می شود و قسمتی از غشا را به آرامی درون پیپت می کشد. نوک شیشه ای دارای مقاومت زیادی است که به غشای سلول می چسبد.
4- Sharpe electrode
این روش زمانی که به ثبت فعالیت داخل سلول با کمترین تاثیر یونهای مایع داخل سلولی نیاز است، کاربرد دارد.
2- ثبت خارج سلولی
1- Signal unit recording
الکترودی که بر روی مغز حیوانات زنده قرار داده می شود فعالیت های فیزیکی را آشکار می کند که توسط نورون های مجاور نوک الکترود ایجاد می شود.
اگر الکترود یک میکرو الکترود باشد (حدوداً یک میکرومتر) الکترود معمولاً فعالیت بیش از یک نورون را اندازه می گیرد. این روش بسیار به روش ثبت داخل سلولی شیه است ، با این تفاوت که سیگنالها بسیار کوچکترند در حدود یک میلی ولت.
2- Field potentials
میدان پتانسیل خارج سلول جریان های موضعی پوست یا منابعی هستند که بوسیله ی فعالیت های دسته جمعی بسیاری از سلول ها تولید می شود معمولاً میدان پتانسیل بوسیله ی فعالیت هم زمان بسیاری از نورون ها با انتقال سیناپسی تولید می شود.
نمودار روبه رو میدان پتانسیلی سیناپسی هیپوکالاموس را نشان می دهد. 3- Amperometry
از الکترود های کربنی برای ثبت تغییرات ترکیبات شیمیایی در ترکیب های اکسیژن دار در محلول های بیولوژیکی استفاده می شود.
اکسایش و کاهش بوسیله تغییر ولتاژ در سطح فعال الکترود ثبت کند و در فرآیندی که پویش نامیده می شود انجام می شود.
از آنجا که مواد شیمیایی مغز الکترود می گیرند و از دست می دهند در ولتاژی مشخص گونه های متعدد قابل شناسایی هستند، و در برون یاختگی عصبی و دستگاه غدد درون ریز به کار می رود. بیشتر نوروترانسمینر های مونو آمینی مثل نور اپی نفرین ,دوپ آمین وسرتونین قابل اکسید شدن هستند. 3) planar patch clampGalvanic skin response (GSR)
روشی برای اندازه گیری مقاومت پوست که به شدت به احساسات افراد بستگی دارد تحقیقات بسیاری در این مورد انجام شد که بیشتر آنها با تغییرات خود به خودی سروکار دارند.
ترس,خشم,پاسخ های هیجانی,پاسخ های تطبیقی و احساسات جنسی همگی مواردی هستند که می تواند سیگنال های GSR را ایجاد کنند.
http://www.iworx.com/LabExercises/lo...ckedGSRANL.pdf
http://www.trans4mind.com/psychotechnics/gsr.html
ECoG
در این روش الکترود مستقیماً برای ضبط فعالیت های الکتریکی مغز از پوسته ی آن به کار می رود با قرار دادن الکترود مستقیماً داخل ماده ی خاکستری پوسته سیگنال های نورون ها بسیار واضح تر از EEG ثبت می شود یکی از اصلی ترین محدودیت های EEG وضوح فضایی ضعیف آن است زیرا جمجمه همچون یک نارسانای سیگنال های عصبی عمل می کند بنابراین سیگنال های فرکانس بالا را فیلتر می کند الکترود های ECoG وضوح فضایی و تمپرال بالاتری را نسبت به EEG ایجاد می کند اما کم تراز روش signal unit recording. EOG
اندازه گیری پتانسیل استراحت شبکیه است. سیگنالهای آن الکتزواوکالوگرام نامیده می شوند.
الکتروآنتنوگرافی (Electroantennography)
الکتروآنتنوگرافی یا EAG روشی است که میانگین خروجی شاخک ها (گیرنده ها) از مغز برای بویی که به آن داده شده است اندازه می گیرد عموماً در الکتروفیزیولوژی، زمانیکه عملکرد مسیرهای بویایی در حشرات مورد مطالعه است، به کار می رود این روش در سال 1957 توسط یک بیولوژیست آلمانی به نام DIETRICH SCHNEIDER ابداع شد.