bioelektrisiä

Bioelektriset ilmiöt ovat elävien solujen ja kudosten sähköisiä ominaisuuksia ja signaaleja, jotka syntyvät ionien (esimerkiksi Na+, K+, Ca2+, Cl−) jakaantuneen pitoisuuden sekä solukalvon ionikanavien toiminnan yhteisvaikutuksesta. Solukalvo ylläpitää sähköistä potentiaalieroa, jota kutsutaan lepopotentiaaliksi, ja jonka suuruus riippuu ionivirtauksista sekä kalvon läpäisevyydestä.

Stimulaatio voi avata ionikanavia ja johtaa aktiopotentiaalin syntyyn: ensin depolarisaatio, jossa Na+-ionit virtaavat soluun, sitten repolarisaatio ja mahdollinen hyperpolarisaatio, ennen kuin lepopotentiaali palautuu. Tämä sähköinen signaali voi levitä solusta toisiin soluihin ja jatkaa matkaansa neuroneja pitkin synapsien välityksellä.

Nervisten, lihasten ja sydämen toiminnassa bioelektriset signaalit mahdollistavat liikkeen, aistimisen ja rytmin säätelyn. Esimerkiksi neuronit välittävät aktiopotentiaalin aksonien kautta ja synapsien kautta kohdesoluille, kun taas sydänlihaksen ja muiden lihasten elektrofysiologiset ilmiöt ohjaavat supistelua ja koordinaatiota.

Mittaaminen ja sovellukset: elektrofyysiologia kattaa mittauksia kuten EEG (elektroenkefalografia, aivotoiminnan sähköinen aktiviteetti), ECG/EKG (elektrokardiografia, sydämen sähköinen toiminta) sekä EMG (elektromyografia, lihasten sähköinen aktiviteetti) sekä yksittäisten solujen ionikanavien tutkimisen patch-clamp -tekniikalla. Bioelektriset ilmiöt ovat keskeisiä myös lääketieteellisessä diagnostiikassa, neuroprostetiikassa ja stimulaatiopohjaisissa hoidoissa.

Historian näkökulmasta Hodgkin–Huxley-malli (1950-luku) on keskeinen kuvaus ionikanavien toiminnasta ja aktion poteniaalin syntymisestä. Bioelektristen ilmiöiden tutkimus on edistänyt ymmärrystä hermostosta sekä kehittänyt diagnostiikkaa ja hoitomenetelmiä.