Elektrofysiologien

Elektrofysiologien er et tverrfaglig felt som undersøker elektriske egenskaper og prosesser i biologiske celler og vev. Fokuset ligger ofte på nerveceller og hjertemuskulatur, men prinsippene gjelder generelt for cellemembraners excitabilitet. Hovedmålene er å forstå hvordan membranpotensialer oppstår, hvordan ionekanaler og transportmekanismer regulerer disse potensialene, og hvordan elektriske signaler sprer seg i nervesystemet og i muskulaturen, og hvordan slike signaler gir grunnlag for tanke, bevegelse og kroppslige funksjoner.

Metoder innen elektrofysiologien omfatter intracellulær og patch-clamp registrering av enkeltceller, ekstracellulær registrering av felt og potensialer, og kliniske teknikker som EEG (hjernens elektriske aktivitet), EKG (hjertets elektriske aktivitet) og EMG (muskelaktivitet). Studier kan utføres in vitro eller in vivo og omfatter både enkeltceller og vevsprøver eller hele organismer. Det kobler målinger av membranpotensialer og aksjonspotensialer til studier av ionekanalers åpning og lukking, celle- og nettverksdynamikk samt synaptisk transmisjon.

Feltet har betydning i grunnforskning og klinisk praksis. I nevrovitenskap bidrar elektrofysiologi til å kartlegge hvordan nettverk av nevroner genererer koding og mønstre for sensorisk og motorisk funksjon. Innen kardiologi brukes elektrofysiologiske undersøkelsesmetoder for å diagnostisere og behandle rytmeforstyrrelser og hjertesykdommer. Tekniske fremskritt har også utviklet dataanalyse og modeller som beskriver ionekanaler og membranpotensialer med matematisk presisjon.

Historisk har elektrofysiologi røtter tilbake til 1700- og 1800-tallets studier av nerve- og muskelreaksjoner, inkludert Luigi Galvanis og Emil du Bois-Reymonds arbeid. Den moderne elektrofysiologien vokste fram med oppfinnelsen av patch-clamp-teknikken av Erwin Neher og Bert Sakmann på 1970-tallet, som muliggjorde måling av enkeltkanalers aktivitet med stor presisjon.