O que é um ECG, EMG, EEG?

Um eletrocardiograma é um eletrocardiograma, uma gravação dos sinais elétricos do coração. O fato de uma potencial diferença surgir no coração após a excitação foi demonstrado em 1856, durante a era Dubois-Reymond. O experimento que comprova isso foi realizado por Kelliker e Müller exatamente de acordo com a receita de Galvani: um nervo correndo para o pé do sapo foi colocado em um coração isolado, e esse "voltímetro vivo" respondeu com um puxão da pata a cada batimento cardíaco.

Com o advento de instrumentos de medição elétricos sensíveis, tornou-se possível capturar os sinais elétricos de um coração que trabalha aplicando eletrodos não diretamente no músculo cardíaco, mas na pele.

Pela primeira vez em 1887, foi possível registrar um eletrocardiograma humano dessa maneira, o que foi feito pelo cientista inglês A. Waller usando um eletrômetro capilar (a base deste dispositivo era um capilar fino no qual o mercúrio era limitado pelo ácido sulfúrico. Quando a corrente era passada através desse capilar, a tensão superficial na fronteira líquidos mudaram e o menisco se deslocou ao longo do capilar.)

Esse dispositivo era inconveniente e o uso generalizado da eletrocardiografia começou mais tarde, após o advento em 1903 de um dispositivo mais avançado - o galvanômetro de cordas de Einthoven. (A operação deste dispositivo é baseada no movimento de um condutor com uma corrente em um campo magnético. O papel do condutor era desempenhado por um filamento de quartzo prateado com vários micrômetros de diâmetro, esticado firmemente em um campo magnético. Quando uma corrente era passada por essa corda, ela se curvava levemente. Esses desvios eram observados ao microscópio. baixa inércia e permissão para registrar processos elétricos rápidos.)

Após o aparecimento deste dispositivo em vários laboratórios, eles começaram a estudar em detalhes como o ECG de um coração e coração saudáveis ​​difere em diferentes doenças. Por esses trabalhos, V. Einthoven recebeu o Prêmio Nobel em 1924, e o cientista soviético A. F. Samoilov, que fez muito pelo desenvolvimento da eletrocardiografia, recebeu o Prêmio Lenin em 1930. Como resultado do próximo passo no desenvolvimento da tecnologia (o aparecimento de amplificadores e gravadores eletrônicos), os eletrocardiógrafos começaram a ser utilizados em todos os grandes hospitais.

Qual é a natureza do ECG?

Quando qualquer nervo ou fibra muscular é excitada, a corrente em algumas de suas seções flui através da membrana para dentro da fibra, e em outras flui. Nesse caso, a corrente necessariamente flui através do ambiente externo ao redor da fibra e cria uma diferença potencial nesse meio. Isso permite que você registre a excitação da fibra usando eletrodos extracelulares, sem penetrar na célula.

O coração é um músculo bastante poderoso. Muitas fibras são excitadas simultaneamente, e uma corrente suficientemente forte flui no ambiente ao redor do coração, o que, mesmo na superfície do corpo, cria diferenças potenciais da ordem de 1 mV.

Para aprender mais com o ECG sobre o estado do coração, os médicos registram muitas curvas entre diferentes pontos do corpo.Para entender essas curvas, você precisa de muita experiência. Com o advento da tecnologia de computadores, tornou-se possível automatizar significativamente o processo de "leitura" do ECG. Um computador compara o ECG de um determinado paciente com as amostras armazenadas em sua memória e fornece ao médico um diagnóstico presuntivo (ou vários diagnósticos possíveis).

Agora, existem muitas outras novas abordagens para a análise do ECG. Parece muito interessante. De acordo com o registro de muitos pontos do corpo e sua mudança no tempo, é possível calcular como a onda de excitação se move pelo coração e quais partes do coração se tornam não excitadas (por exemplo, elas são afetadas por um ataque cardíaco). Esses cálculos são muito trabalhosos, mas se tornaram possíveis com o advento dos computadores.

Essa abordagem da análise de ECG foi desenvolvida por L. I. Titomir, funcionário do Instituto de Problemas de Transmissão de Informações da Academia de Ciências da URSS.Em vez de muitas curvas difíceis de entender, o computador desenha na tela o coração e a propagação da excitação em seus departamentos. Você pode ver diretamente em qual área do coração a excitação é mais lenta, quais partes do coração não estão excitadas, etc.

Os potenciais do coração foram utilizados na medicina, não apenas no diagnóstico, mas também no controle de equipamentos médicos. Imagine que um médico precise fazer radiografias do coração em diferentes fases do seu ciclo, ou seja, no momento da máxima contração, do máximo relaxamento, etc. Isso é necessário para algumas doenças. Mas como capturar o momento de maior contração? Você precisa tirar muitas fotos na esperança de que uma delas entre na fase certa.

E assim os cientistas soviéticos V, S. Gurfinkel, V.B, Malkin e M.L. Tsetlin decidiram ligar o equipamento de raios X da onda de ECG. Isso exigia um dispositivo eletrônico não tão complicado, que incluía fotografar com um determinado atraso em relação à onda de ECG. A solução espirituosa do problema em si é especialmente interessante, pois foi um dos primeiros (agora numerosos) dispositivos nos quais o potencial natural do corpo controla certos dispositivos artificiais; Essa área da tecnologia é chamada biofeedback.

Os músculos esqueléticos do corpo também geram potenciais que podem ser registrados a partir da superfície da pele. No entanto, isso requer equipamento mais avançado do que para a gravação de ECG. As fibras musculares individuais geralmente funcionam de forma assíncrona, seus sinais se sobrepõem e são parcialmente compensados ​​e, como resultado, são obtidos potenciais mais baixos do que no caso de um eletrocardiograma.

A atividade elétrica do músculo esquelético é chamada eletromiograma - EMG. Pela primeira vez, o potencial das fibras musculares humanas foi descoberto ao ouvi-las usando um telefone, o cientista russo N.E. Vvedensky em 1882.

Em 1907, o cientista alemão G. Pieper usou um galvanômetro de corda para seu registro objetivo. No entanto, era um método complexo e trabalhoso. Somente depois que o osciloscópio catódico e o equipamento eletrônico apareceram em 1923, a eletromiografia começou a se desenvolver intensamente. Agora é amplamente utilizado em ciências, medicina, esportes e também para biocontrole.

Um dos primeiros grandes usos do biocontrole EMG é criar próteses para pessoas que perderam o braço. Tais próteses foram criadas pela primeira vez em nosso país.

E o que é um EEG?

Este é um eletroencefalograma, ou seja, atividade elétrica do cérebro, potenciais flutuações criadas pelo trabalho dos neurônios cerebrais e registradas diretamente da superfície da cabeça. As células nervosas, como as fibras musculares, funcionam simultaneamente: quando algumas criam um potencial positivo na superfície da pele, outras criam um potencial negativo. A compensação mútua de potenciais aqui é ainda mais forte do que no caso de EMG. Como resultado, a amplitude do EEG é cerca de cem vezes menor que o ECG; portanto, seu registro requer equipamentos mais sensíveis.

O EEG foi registrado pela primeira vez pelo cientista russo V, V. Pravdich-Nemsky em cães usando um galvanômetro de cordas. Ele introduziu o curare nos cães, para que as correntes musculares mais fortes não interferissem no registro das correntes cerebrais.

Em 1924, o psiquiatra alemão G. Berger iniciou na Universidade de Jena o estudo do EEG humano. Ele descreveu flutuações periódicas nos potenciais cerebrais com uma frequência de cerca de 10 Hz, chamada ritmo alfa. Ele primeiro registrou o EEG de uma pessoa com epilepsia e chegou à conclusão de que Galvani estava certo, sugerindo que uma seção surgisse no sistema nervoso com epilepsia. onde as correntes são especialmente fortes (as células são continuamente excitadas em alta frequência).

Como estávamos conversando sobre potenciais muito fracos registrados por um médico pouco conhecido, os resultados de Berger não atraíram a atenção por um longo tempo; ele próprio os publicou apenas 5 anos após a descoberta. E só depois em 1930foram confirmados pelos famosos cientistas ingleses Adrian e Matthews, foram "... carimbados com aprovação acadêmica", nas palavras de G. Walter, um cientista inglês que lidou com os aspectos clínicos do EEG no laboratório da Gália. Neste laboratório, foram desenvolvidos métodos que possibilitaram determinar a localização de um tumor ou hemorragia no cérebro pelo EEG, semelhante ao aprendido anteriormente pelo ECG para determinar a localização de um ataque cardíaco no coração.

Posteriormente, além do ritmo alfa, outros ritmos cerebrais foram descobertos, em particular ritmos associados a diferentes tipos de sono. Existem muitos projetos de biofeedback de EEG. Por exemplo, se o motorista registra constantemente o EEG, você pode usar o computador para determinar o momento, o código, ele começa a cochilar e o acorda. Infelizmente, todos esses projetos ainda são difíceis de implementar, uma vez que a amplitude do EEG é muito pequena.

Além das flutuações do EEG no potencial do cérebro na ausência de influências especiais, existe outra forma de potencial cerebral, chamada potencial (EP).

Os potenciais evocados são reações elétricas que ocorrem em resposta a um flash de luz, som etc. Como muitos neurônios do cérebro respondem quase simultaneamente a um flash de luz brilhante, os potenciais evocados são geralmente muito maiores que o EEG. Não foi por acaso que eles foram descobertos muito antes do EEG (em 1875, pelo inglês Keton e independentemente em 1876, pelo pesquisador russo V. Ya. Danilevsky).

Usando potenciais evocados, pode-se resolver problemas científicos interessantes. Por exemplo, após um flash de luz, a resposta (EP) ocorre primeiro na região occipital do cérebro. A partir disso, podemos concluir que é nessa região que chegam os sinais sobre a luz.

Com a irritação elétrica da pele, potenciais evocados ocorrem na área escura do cérebro.

Com a irritação da pele da mão, elas ocorrem em um lugar, a pele do pé em outro. Você pode mapear essas respostas e este mapa mostra que a superfície da pele projeta a região parietal do córtex do cérebro humano. É interessante que neste projeto algumas proporções sejam violadas, por exemplo, a projeção da mão é desproporcionalmente grande. Sim, isso é natural: o cérebro precisa de informações muito mais detalhadas sobre a mão do que, por exemplo, sobre as costas.