Fizjologia człowieka w zarysie. Отсутствует

      3.10. Zastosowanie elektromiografii do badania czynności mięśni

      Elektromiografia (EMG) jest podstawowym badaniem elektroneurofizjologicznym służącym do rejestracji potencjałów elektrycznych mięśni. Badanie potencjałów elektrycznych nerwów obwodowych nosi nazwę elektroneurografii. Oba badania stanowią podstawę współczesnej diagnostyki chorób nerwowo-mięśniowych. EMG pozwala na obiektywną i ilościową ocenę parametrów potencjałów elektrycznych przewodzonych przez nerwy czuciowe do ośrodkowego układu nerwowego oraz nerwami ruchowymi do mięśni. Badanie umożliwia ocenę zmian w samym mięśniu (uszkodzeń miogennych) oraz diagnozowanie zaburzeń czynności nerwów obwodowych (uszkodzeń neurogennych).

      Podstawowymi metodami rejestracji potencjałów elektrycznych mięśnia są rejestracje z miejsca wkłucia elektrody igłowej do mięśnia: w spoczynku, podczas niewielkiego skurczu i podczas maksymalnego skurczu (zapis wysiłkowy).

      EMG i elektroneurografia polegają na badaniu zewnątrzkomórkowych potencjałów towarzyszących pobudzeniu błony komórkowej. Dokomórkowy prąd jonów dodatnich przez pobudzoną błonę komórkową (dokomórkowy prąd sodowy) jest związany z przesuwaniem się potencjału wewnątrz komórki w kierunku dodatnim, a prąd odkomórkowy – z przesuwaniem się potencjału na zewnątrz, w kierunku ujemnym. Miejsce pobudzone staje się elektrycznie ujemne w stosunku do miejsc leżących na powierzchni niepobudzonych odcinków błony komórkowej. W efekcie w środowisku przewodzącym prąd elektryczny, jakim jest tkanka, powstaje różnica potencjałów, czyli siła elektromotoryczna. Różnica potencjałów powoduje powstanie pola elektrycznego, a zmienny rozkład potencjałów jest rejestrowany przez elektrody połączone z aparaturą.

      Wyróżnia się dwie podstawowe metody rejestracji potencjałów:

      – za pomocą elektrody jednobiegunowej (tylko jedna elektroda ustawiona blisko źródła pola elektrycznego, np. wkłuta w mięsień, rejestruje potencjały komórek w najbliższym otoczeniu);

      – za pomocą elektrody dwubiegunowej (elektrody są ustawione blisko źródła pola elektrycznego i blisko siebie; rejestrują względną różnicę potencjałów pomiędzy punktami, z którymi się stykają).

      W celu badania organizacji i funkcji jednostki motorycznej posłużono się rejestracją potencjałów pojedynczych włókien mięśniowych z równoczesnym pobudzaniem różnymi metodami ich unerwienia oraz rejestracją potencjałów jednostek motorycznych w czasie wykonywania ruchów dowolnych przez człowieka.

      Do badania potencjałów czynnościowych pojedynczych włókien służy elektroda igłowa wkłuwana w mięsień, z czynnym zakończeniem o średnicy 25 μm, tkwiącym w bocznym otworku obudowy. Unerwienie jednostki motorycznej może być pobudzane na różnych piętrach ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego.

      Diagnostyka z wykorzystaniem EMG pomaga w różnicowaniu chorób pierwotnie mięśniowych – miopatii, dystrofii i polymiositis – od uszkodzeń w układzie nerwowym, dotyczących zarówno nerwów czuciowych, jak i ruchowych.

      Piśmiennictwo

      1. Silverthorn D.E. (red.): Human physiology: an integrated approach. Pearson, Boston 2013.

      2. Strzelecki A., Ciechanowicz R., Zdrojewski Z.: Sarkopenia wieku podeszłego. Gerontologia Polska. 2011; 19(3–4): 134–145.

      3. Traczyk W.Z., Trzebski A. (red.): Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2015.

      Pytania kontrolne

      1. Omów budowę mięśnia poprzecznie prążkowanego szkieletowego.

      2. Jakie etapy składają się na mechanizm skurczu mięśnia?

      3. Scharakteryzuj sprzężenie elektromechaniczne w mięśniu szkieletowym.

      4. Podaj sposoby wytwarzania ATP wykorzystywanego jako źródło energii podczas skurczu mięśnia.

      5. Na czym polega zjawisko zmęczenia mięśni?

      6. Czym różnią się włókna mięśniowe białe od włókien mięśniowych czerwonych?

      7. Narysuj wykres pojedynczego skurczu i omów jego fazy.

      8. Od jakich mechanizmów zależy stopniowanie siły skurczu?

      9. W jaki sposób działa złącze nerwowo-mięśniowe?

      10. Omów zastosowanie elektromiografii (EMG) w badaniach mięśni.

      4. FIZJOLOGIA RECEPTORÓW

      4.1. Bodźce i receptory

      Przetrwanie i właściwe funkcjonowanie żywego organizmu wymaga zdolności dostosowywania się do zmian środowiska, zarówno zewnętrznego (otoczenia), jak i wewnątrzustrojowego. Odpowiednio szybkie i adekwatne reakcje wymagają odbierania, przetwarzania i przekazywania ogromnych ilości informacji o zachodzących zmianach. Organizm człowieka otrzymuje około 10⁹ bitów informacji na sekundę, przy czym w sposób świadomy rejestruje zaledwie 10² bitów. Pozostałe 10⁷ bitów informacji, związanych m.in. z ogólną motoryką, mimiką i mową, jest przekazywanych „nieświadomie”, na zasadzie odruchowej, z uruchomieniem zasobów pamięci. Taka selekcja jest niezbędna dla zachowania szybkości reakcji i uniknięcia przeciążenia ośrodków przetwarzających. Informacji dostarczają bodźce, a za ich odbiór (rejestrację), przetwarzanie i przekazywanie odpowiadają receptory. Zdolność receptora (komórki) do odpowiedzi na bodziec określa się mianem pobudliwości.

      Bodźce mają najczęściej charakter czynników fizycznych (np. temperatura) lub biochemicznych (np. zmiana wartości pH), czasem stanów emocjonalnych (np. uczucie głodu, bodźce seksualne). Czas działania i siła decydują o natężeniu bodźca, który w zakresie fizjologicznym doprowadza do specyficznej reakcji receptorów. Energia bodźca zamienia się w potencjał elektryczny depolaryzujący błonę komórkową (potencjał receptorowy), czyli odmianę potencjału czynnościowego, którego częstotliwość zależy ostatecznie od właściwości bodźca oraz rodzaju narządu zmysłu (ryc. 4.1). Wytworzony impuls elektryczny jest następnie przesyłany do odpowiedniego ośrodka w mózgu. W odróżnieniu od potencjału receptorowego propagacja potencjału czynnościowego w komórkach nerwowych polega na przesyłaniu sygnału o charakterze „wszystko albo nic”, powstającego w swej pełnej formie albo wcale. Bodziec progowy jest bodźcem o minimalnym natężeniu niezbędnym do wywołania reakcji; każdy bodziec o większej sile jest bodźcem nadprogowym. W odróżnieniu od bodźców progowych i nadprogowych pojedyncze bodźce podprogowe nie są w stanie doprowadzić do powstania potencjału receptorowego (pobudzenia receptora). Z kolei bodziec maksymalny wywołuje reakcję maksymalną, podczas gdy działanie zbyt silnych bodźców uszkadzających tkanki (ponadmaksymalnych bodźców destrukcyjnych) wpisuje się w mechanizm obronny związany z receptorami bólowymi. Brak bodźców odbieranych przez mózg doprowadza do stanu deprywacji sensorycznej. Stan taki można uzyskać w specjalnych urządzeniach, tzw. komorach deprywacyjnych, w których odpowiednio dobrane stężenie roztworu soli pozwala unosić się swobodnie ciału na powierzchni (podobnie jak np. w Morzu