Electrofisiología para niños
La electrofisiología es el estudio de cómo funcionan las células y tejidos de nuestro cuerpo usando la electricidad. Imagina que las células son como pequeñas baterías que generan y usan energía eléctrica. La electrofisiología mide los cambios de voltaje o corriente eléctrica en estas células, desde las partes más pequeñas, como las proteínas que dejan pasar iones (partículas con carga eléctrica), hasta órganos completos como el corazón.
En el estudio del cerebro y los nervios (neurociencias), la electrofisiología mide la actividad eléctrica de las neuronas, que son las células que transmiten información. También se usa para registrar señales eléctricas a gran escala del sistema nervioso, como las que se ven en un electroencefalograma (EEG), que mide la actividad eléctrica del cerebro.
Contenido
¿Cómo se estudia la actividad eléctrica del cuerpo?
La electrofisiología es una rama de la fisiología (el estudio de cómo funciona el cuerpo) que se enfoca en cómo los iones (partículas eléctricas) se mueven dentro de los tejidos biológicos. Para medir este movimiento, los científicos usan técnicas especiales que implican colocar pequeños dispositivos llamados electrodos en diferentes partes del cuerpo o en tejidos.
Tipos de electrodos y cómo se usan
Los electrodos son como pequeños sensores que detectan la electricidad. Hay varios tipos:
- Electrodos sólidos: Son como agujas o discos muy pequeños, a veces agrupados.
- Electrodos en circuitos impresos: Son como pequeños caminos eléctricos en una placa.
- Pipetas de vidrio: Son tubos huecos muy finos, llenos de una solución especial que conduce la electricidad.
Estos electrodos se pueden usar en diferentes situaciones:
- En organismos vivos, como personas o animales.
- En tejidos que se han extraído para estudiarlos.
- En células individuales que se han separado de un tejido.
- En tejidos o células creados en el laboratorio.
Medir la electricidad dentro de una célula
Si un electrodo es extremadamente pequeño (del tamaño de un micrómetro, que es una millonésima de metro), un científico puede introducir su punta dentro de una sola célula. Esto permite observar y registrar directamente la actividad eléctrica que ocurre dentro de esa célula. Es como poner un micrófono dentro de una casa para escuchar lo que pasa. Sin embargo, este método es muy delicado y puede afectar la vida de la célula.
También se puede usar una pipeta de vidrio especial. La punta de la pipeta se presiona contra la membrana de la célula (la capa exterior), y se adhiere a ella. Luego, se puede hacer que el líquido dentro de la pipeta se conecte con el líquido del interior de la célula, rompiendo una pequeña parte de la membrana.
Medir la electricidad fuera de una célula
A veces, el electrodo no se inserta dentro de la célula, sino que se deja en el espacio que rodea a las células. Si la punta es muy pequeña, puede registrar la actividad eléctrica de una sola célula de forma indirecta. Esto se llama registro de unidad-celular. Si el electrodo es un poco más grande, puede captar la actividad de varias células cercanas al mismo tiempo, lo que se conoce como registro de multi-unidad.
A medida que el electrodo se hace más grande, la capacidad de ver detalles pequeños disminuye. Los electrodos más grandes solo pueden detectar la actividad combinada de muchas células. Los electrodos muy grandes, como las agujas sin aislamiento o los electrodos de superficie que usan los médicos, solo son sensibles a la actividad coordinada de millones de células.
Otras técnicas clásicas incluyen el registro de canal individual (para estudiar proteínas específicas que controlan el paso de iones) y la amperometría (para medir pequeñas corrientes eléctricas).
Técnicas ópticas: Ver la electricidad con luz
Las técnicas ópticas en electrofisiología se desarrollaron para superar una limitación de los métodos clásicos: estos últimos solo pueden medir la actividad eléctrica en un punto específico. Las técnicas ópticas permiten ver la actividad eléctrica en un área más grande del tejido.
Para esto, los científicos usan moléculas especiales que pueden emitir luz cuando cambia su entorno eléctrico o químico. Un ejemplo son los colorantes sensibles al voltaje o las proteínas fluorescentes. Al introducir estas sustancias en el tejido, se puede observar y registrar la distribución de la actividad eléctrica en una o dos dimensiones, como si se encendieran y apagaran pequeñas luces según la actividad eléctrica.
Ejemplos de registros electrofisiológicos
Muchas mediciones electrofisiológicas tienen nombres específicos, dependiendo de la parte del cuerpo que se estudia:
- Electrocardiograma (ECG): Para el corazón.
- Electroencefalografía (EEG): Para el cerebro.
- Electromiografía (EMG): Para los músculos.
- Electrooculograma (EOG): Para los ojos.
Registro intracelular: Midiendo dentro de la célula
Un registro intracelular mide el voltaje o la corriente a través de la membrana de una célula. Para hacerlo, se inserta la punta de un microelectrodo muy fino dentro de la célula. Así se puede medir el potencial de membrana, que es la diferencia de carga eléctrica entre el interior y el exterior de la célula.
Normalmente, el potencial de membrana de una célula sana en reposo está entre -60 y -80 milivoltios (mV). Durante un "potencial de acción" (una señal eléctrica rápida que usan las neuronas), el potencial de membrana puede subir hasta 40 mV.
En 1963, los científicos Alan Lloyd Hodgkin y Andrew Fielding Huxley ganaron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por explicar cómo se generan estas señales eléctricas en las neuronas. Sus experimentos usaron registros intracelulares en el axón gigante de un calamar, que es una neurona muy grande y fácil de estudiar.
Hoy en día, la mayoría de los microelectrodos para registros intracelulares son micropipetas de vidrio. Tienen una punta de menos de 1 micra de diámetro y están llenas de una solución que se parece al líquido dentro de la célula. Un cable de plata dentro de la pipeta conecta el líquido al equipo que amplifica y procesa las señales eléctricas.
Galería de imágenes
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Una neurona disparando al ser estimulada eléctricamente.
Véase también
En inglés: Electrophysiology Facts for Kids
