elektrofysiologisiin

Elektrofysiologia on biologisten kudosten ja solujen sähköisten ominaisuuksien tutkimusta. Keskeisiä ilmiöitä ovat solukalvon lepokalvo, toimintapotentiaalit, ionikanavien toiminta sekä synaptinen siirto. Tutkimus yhdistää fysiikkaa, biologiaa ja lääketiedettä ja kattaa sekä solutason mekanismit että järjestelmätason ilmiöt.

Tutkimuksessa käytetään monipuolisia menetelmiä ja laitteita. Yksittäissoluista voidaan mitata ionivirtoja ja kalvon sähkök CAST-tilaa käyttäen patch-clamp- ja voltage-clamp -tekniikoita, sekä solun vasteita current-clamp-tilassa. Mikroelektrodit ja mikroelektrodijärjestelmät mahdollistavat signaalien tallentamisen useilta soluja samanaikaisesti. Laajemmissa tutkimuksissa hyödynnetään elektroenkefalografiaa (EEG), elektrokortikografiaa (ECoG), nivel- ja lihassekunteja (EMG) sekä sydämen sähköistä toimintaa mittavia elektrokardiografiaa (ECG). Lisäksi kuvantamistekniikat, kuten MEG, tukevat järjestelmätason tulkintaa. Optogenetiikka ja muut keinotekoiset stimulaatiomenetelmät voivat yhdistää sähköisiä vastetta ja solutason mekanismeja.

Toiminta-alueita ovat neurotiede, kardiologia, lihasfysiologia sekä aistijärjestelmien signaalien tutkimus. Elektrofysiologiaa sovelletaan sekä perustoimintojen ymmärtämiseen että sairauksien, kuten rytmihäiriöiden, epilepsian ja lihasdystrofioiden, tutkimukseen sekä uusien lääke- ja hoitomuotojen arviointiin. Tutkimus vaatii tarkkaa suunnittelua, laadukasta kalibrointia ja eettisiä periaatteita sekä potilaiden että eläinten käyttöä koskevissa kokeissa.

Historian juuret ulottuvat 1800-luvun lopulle ja 20. vuosisadan lähelle, jolloin tutkijat kuten Bernstein, Hodgkin ja Huxley edistivät sähköisten ilmiöiden ymmärtämistä soluissa. Tämän työn jatkuva kehitys on tehnyt elektrofysiologiasta keskeisen työkalun biomedisiin tieteisiin.