¿Qué es un ECG, EMG, EEG?

Un ECG es un electrocardiograma, un registro de las señales eléctricas del corazón. El hecho de que surja una diferencia potencial en el corazón tras la excitación se demostró ya en 1856, durante la era de Dubois-Reymond. El experimento que demostró esto fue establecido por Kelliker y Müller exactamente de acuerdo con la receta de Galvani: se colocó un nervio corriendo hacia el pie de la rana en un corazón aislado, y este "voltímetro vivo" respondió sacudiendo la pata a cada latido del corazón.

Con el advenimiento de los sensibles instrumentos de medición eléctrica, fue posible capturar las señales eléctricas de un corazón que funciona aplicando electrodos no directamente al músculo cardíaco, sino a la piel.

En 1887, por primera vez, fue posible registrar un ECG humano de esta manera. Esto lo hizo el científico inglés A. Waller usando un electrómetro capilar (la base de este dispositivo era un capilar delgado en el que el mercurio estaba rodeado por ácido sulfúrico. Cuando la corriente pasaba a través de dicho capilar, la tensión superficial en el límite los líquidos cambiaron y el menisco se movió a lo largo del capilar).

Este dispositivo era incómodo de usar y el uso generalizado de la electrocardiografía comenzó más tarde, después del advenimiento en 1903 de un dispositivo más avanzado: el galvanómetro de cuerda Einthoven. (El funcionamiento de este dispositivo se basa en el movimiento de un conductor con una corriente en un campo magnético. El papel del conductor era desempeñado por un filamento de cuarzo plateado de varios micrómetros de diámetro, bien estirado en un campo magnético. Cuando una corriente pasaba a través de esta cuerda, se doblaba ligeramente. Estas desviaciones se observaron con un microscopio. El dispositivo tenía baja inercia y permite registrar procesos eléctricos rápidos).

Después de la aparición de este dispositivo en varios laboratorios, comenzaron a estudiar en detalle cómo el ECG de un corazón y un corazón sanos difiere en varias enfermedades. Por estos trabajos, V. Einthoven recibió el Premio Nobel en 1924, y el científico soviético A. F. Samoilov, que hizo mucho por el desarrollo de la electrocardiografía, recibió el Premio Lenin en 1930. Como resultado del siguiente paso en el desarrollo de la tecnología (la aparición de amplificadores y grabadores electrónicos), los electrocardiógrafos comenzaron a usarse en todos los hospitales principales.

¿Cuál es la naturaleza del ECG?

Cuando se excita cualquier fibra nerviosa o muscular, la corriente en algunas de sus secciones fluye a través de la membrana hacia la fibra, y en otras fluye hacia afuera. En este caso, la corriente fluye necesariamente a través del entorno externo que rodea la fibra y crea una diferencia potencial en este medio. Esto le permite registrar la excitación de la fibra utilizando electrodos extracelulares, sin penetrar en la célula.

El corazón es un músculo bastante poderoso. Muchas fibras se excitan simultáneamente en él, y una corriente suficientemente fuerte fluye en el entorno que rodea el corazón, lo que incluso en la superficie del cuerpo crea diferencias potenciales del orden de 1 mV.

Para obtener más información del ECG sobre el estado del corazón, los médicos registran muchas curvas entre diferentes puntos del cuerpo. Para comprender estas curvas, necesita mucha experiencia. Con el advenimiento de la tecnología informática, se ha hecho posible automatizar significativamente el proceso de "lectura" de ECG. Una computadora compara el ECG de un paciente dado con las muestras almacenadas en su memoria y le da al médico un diagnóstico presuntivo (o varios diagnósticos posibles).

Ahora hay muchos otros enfoques nuevos para el análisis de ECG. Parece muy interesante De acuerdo con lo registrado desde muchos puntos del cuerpo, y su cambio en el tiempo, es posible calcular cómo se mueve la onda de excitación a través del corazón y qué partes del corazón se vuelven excitadas (por ejemplo, se ven afectadas por un ataque cardíaco). Estos cálculos son muy laboriosos, pero se hicieron posibles con el advenimiento de las computadoras.

Este enfoque para el análisis de ECG fue desarrollado por L. I. Titomir, un empleado del Instituto de Problemas de Transmisión de Información de la Academia de Ciencias de la URSS.En lugar de muchas curvas que son difíciles de entender, la computadora dibuja en la pantalla el corazón y la propagación de la emoción en sus departamentos. Puede ver directamente en qué área del corazón la excitación es más lenta, qué partes del corazón no están excitadas en absoluto, etc.

Los potenciales del corazón se usaron en medicina no solo para el diagnóstico, sino también para controlar el equipo médico. Imagine que un médico necesita tomar radiografías del corazón en diferentes fases de su ciclo, es decir, en el momento de la máxima contracción, máxima relajación, etc. Esto es necesario para algunas enfermedades. ¿Pero cómo atrapar el momento de mayor contracción? Tienes que tomar muchas fotos con la esperanza de que una de ellas llegue a la fase correcta.

Y así, los científicos soviéticos V, S. Gurfinkel, V. B, Malkin y M. L. Tsetlin decidieron encender el equipo de rayos X de la onda de ECG. Esto requería un dispositivo electrónico no tan complicado, que incluía disparar con un retraso dado en relación con la onda de ECG. La ingeniosa solución del problema en sí misma es especialmente interesante ya que fue uno de los primeros (ahora numerosos) dispositivos en los que el potencial natural del cuerpo controla ciertos dispositivos artificiales; Esta área de tecnología se llama biofeedback.

Los músculos esqueléticos del cuerpo también generan potenciales que pueden registrarse desde la superficie de la piel. Sin embargo, esto requiere un equipo más avanzado que para la grabación de ECG. Las fibras musculares individuales generalmente funcionan de forma asíncrona, sus señales superpuestas entre sí se compensan parcialmente y, como resultado, se obtienen potenciales más bajos que en el caso de un ECG.

La actividad eléctrica del músculo esquelético se llama electromiograma: EMG. Por primera vez, se descubrió el potencial de las fibras musculares humanas al escucharlas usando un teléfono, el científico ruso N. E. Vvedensky en 1882.

En 1907, el científico alemán G. Pieper utilizó un galvanómetro de cuerda para su registro objetivo. Sin embargo, era un método complejo y laborioso. Solo después de que apareciera el osciloscopio catódico y el equipo electrónico en 1923, la electromiografía comenzó a desarrollarse intensamente. Ahora es ampliamente utilizado en ciencia, medicina, deportes y también para biocontrol.

Uno de los primeros grandes usos del biocontrol EMG es crear prótesis para personas que han perdido el brazo. Dichas prótesis se crearon por primera vez en nuestro país.

¿Y qué es un EEG?

Este es un electroencefalograma, es decir, actividad eléctrica del cerebro, fluctuaciones potenciales creadas por el trabajo de las neuronas cerebrales y registradas directamente desde la superficie de la cabeza. Las células nerviosas, como las fibras musculares, funcionan simultáneamente: cuando algunas crean un potencial positivo en la superficie de la piel, otras crean un potencial negativo. La compensación mutua de potenciales aquí es aún más fuerte que en el caso de EMG. Como resultado, la amplitud del EEG es aproximadamente cien veces menor que el ECG, por lo tanto, su registro requiere un equipo más sensible.

El EEG fue registrado por primera vez por el científico ruso V, V. Pravdich-Nemsky en perros usando un galvanómetro de cuerda. Introdujo el curare a los perros para que las corrientes musculares más fuertes no interfirieran con el registro de las corrientes cerebrales.

En 1924, el psiquiatra alemán G. Berger comenzó en la Universidad de Jena el estudio del EEG humano. Describió fluctuaciones periódicas en los potenciales cerebrales con una frecuencia de aproximadamente 10 Hz, que se denominan ritmo alfa. Primero registró el EEG de una persona con un ataque de epilepsia y llegó a la conclusión de que Galvani tenía razón, lo que sugiere que surge una sección en el sistema nervioso con epilepsia. donde las corrientes son especialmente fuertes (las células están continuamente excitadas a alta frecuencia).

Como estábamos hablando de potenciales muy débiles registrados por un médico poco conocido, los resultados de Berger no llamaron la atención durante mucho tiempo; él mismo los publicó solo 5 años después del descubrimiento. Y solo después en 1930fueron confirmados por los famosos científicos ingleses Adrian y Matthews, fueron "... sellados con aprobación académica", en palabras de G. Walter, un científico inglés que se ocupó de los aspectos clínicos de EEG en el laboratorio de Gaul. En este laboratorio, se desarrollaron métodos que permitieron determinar la ubicación de un tumor o una hemorragia en el cerebro mediante EEG, de forma similar a como lo aprendió previamente el ECG para determinar la ubicación de un ataque cardíaco en el corazón.

Posteriormente, además del ritmo alfa, se descubrieron otros ritmos cerebrales, en particular, los ritmos asociados con diferentes tipos de sueño. Hay muchos proyectos de biorretroalimentación EEG. Por ejemplo, si el conductor registra constantemente el EEG, puede usar la computadora para determinar el momento, el código, comienza a quedarse dormido y lo despierta. Desafortunadamente, todos estos proyectos siguen siendo difíciles de implementar, ya que la amplitud del EEG es muy pequeña.

Además del EEG, fluctuaciones en el potencial del cerebro en ausencia de influencias especiales, existe otra forma de potenciales cerebrales, llamados potenciales (EP).

Los potenciales evocados son reacciones eléctricas que ocurren en respuesta a un destello de luz, sonido, etc. Dado que muchas neuronas del cerebro responden casi simultáneamente a un destello de luz brillante, los potenciales evocados generalmente son mucho más grandes que el EEG. No fue un accidente que fueron descubiertos mucho antes que el EEG (en 1875, por el inglés Keton e independientemente en 1876 por el investigador ruso V. Ya. Danilevsky).

Usando potenciales evocados, uno puede resolver problemas científicos interesantes. Por ejemplo, después de un destello de luz, primero se produce una respuesta (VP) en la región occipital del cerebro. De esto podemos concluir que es en esta región donde vienen las señales sobre la luz.

Con irritación eléctrica de la piel, surgen potenciales evocados en el área oscura del cerebro.

Con irritación de la piel de la mano, se producen en un lugar, la piel del pie en otro. Puede mapear estas respuestas y este mapa muestra que la superficie de la piel proyecta una proyección sobre la región parietal de la corteza del cerebro humano. Es interesante que en este diseño se violen algunas proporciones, por ejemplo, la proyección de la mano resulta desproporcionadamente grande. Sí, esto es natural: el cerebro necesita información mucho más detallada sobre la mano que, por ejemplo, sobre la espalda.