Elektrofysiologie

Elektrofysiologie is een tak van de fysiologie die de elektrische eigenschappen van cellen en weefsels bestudeert, met name zenuwcellen, spiercellen en hartcellen. Het onderzoekt hoe rustmemraanpotentiaal ontstaat, hoe actiepotentialen worden gegenereerd en geleid, en hoe ionkanalen en ionstromen neuro- en musculaire functies mogelijk maken. Door deze elektrische signalen te koppelen aan fysiologische processen levert elektrofysiologie inzicht in informatieverwerking, spieractiviteit en hartfunctie.

Belangrijke concepten binnen de elektrofysiologie zijn onder meer het rustmembranpotentiaal, actiepotentialen, synaptische transmissie, ionkanalen en de geleiding van elektrische signalen langs cellen en netwerken. Het vak bekijkt hoe signalen zoals pieken in spanning in tijd en ruimte zich verspreiden en hoe deze beweging wordt gereguleerd door membraanmechanismen en cellulaire polariteit.

Methoden en technieken vormen een kernonderdeel van elektrofysiologie. Metingen gebeuren met elektroden, waaronder intracellulaire opnames en patch-clamp-technieken, en met extracellulaire opnames. Belangrijke bewaakte methoden zijn voltage-clamp en current-clamp, evenals microelektroden en microelectrode arrays voor neurale netwerken. Daarnaast worden grootschalige signalen vastgelegd met EEG, elektrocardiografie (ECG) en elektromyografie (EMG).

Toepassingen bestrijken fundamenteel onderzoek in neurowetenschap en cardiologie, klinische diagnostiek en farmacologie, en de ontwikkeling van neuroprosthetische en cardiale hulpmiddelen. Elektrofysiologie levert essentiële inzichten bij aandoeningen zoals epilepsie, aritmieën en spier- en neurodegeneratieve ziekten, en ondersteunt de evaluatie van geneesmiddelen en behandelingsstrategieën.

Historisch gezien hebben vroege onderzoeken naar zenuwgeleiding door Hodgkin en Huxley en de ontwikkeling van micro-elektroden en patch-clamp-technieken de moderne elektrofysiologie mogelijk gemaakt en de precisie van metingen aanzienlijk vergroot.