sähköfysiologia

Sähköfysiologia on biolääketieteellinen tutkimusala, joka keskittyy biologisten solujen ja kudosten sähköisiin ominaisuuksiin sekä sähköisesti välittyviin ilmiöihin. Keskeisiä käsitteitä ovat solukalvon lepotila, toimintapotentiaali sekä ionikanavien rooli membranepotentiaalin rakentumisessa. Sähköfysiologia tutkii erityisesti neuronien, lihassolujen ja muiden sähköisesti aktiivisten kudosten toimintaa sekä niiden vuorovaikutuksia.

Keskeiset ilmiöt muodostuvat ionien liikkeestä ja kalvon sähköisestä vastuksesta, mikä liittyy kabeliteoriaan ja Hodgkin–Huxley -malliin. Le positio on usein negatiivinen solukalvon sisäpuolella suhteessa ulkopuolelle, ja toimintapotentiaalin nopea muutos mahdollistaa sähköisen viestin etenemisen soluissa. Ionikanavat, kalvopotentiaalin säätely ja ionien state-kytkennät vaikuttavat niin lepopotentiaalin ylläpitoon kuin suorituskykyyn liittyviin vasteisiin.

Sähköfysiologian menetelmät kattavat sekä in vitro että in vivo -toteutukset. Tärkeimpiä ovat sisäinen ja ulkoinen rekordi, voltage- ja current-clamp-tekniikat sekä patch-clamp -menetelmät. Myös multielektrodit ja mikroelektrodit ovat yleisiä. Kliniikassa käytetään elektroensefalografiaa (EEG), elektrokoronologiaa (ECoG), elektroretinografiaa (ERG), sekä sydämen (ECG) ja lihasten (EMG) sähköisen toiminnan rekordi.

Sähköfysiologia yhdistyy mallintamiseen ja farmakologiaan. Sen sovelluksia ovat neurologia, kardiologia, silmälääketiede ja keskushermoston tutkimus sekä lääkekehitys ionikanavavaikutusten arvioinnissa. Alan historiaan liittyy Hodgkin–Huxley-malli sekä patch-clamp -tekniikan kehittäminen, jonka kehittäjille myönnettiin Nobelin palkinto vuonna 1991.