Elettrofisiologia

Parte della fisiologia che studia sia i fenomeni che sono provocati nell’organismo animale dall’applicazione di un potenziale elettrico, sia le manifestazioni elettriche che si svolgono nell’organismo vivente, indipendentemente da ogni azione elettrica esterna.

Nel primo ordine di osservazioni rientrano: lo studio delle leggi e dei fattori che condizionano l’eccitamento elettrico dei tessuti e delle modificazioni funzionali che l’accompagnano e lo studio delle caratteristiche delle azioni dei differenti tipi di corrente. Poiché gli stimoli elettrici sono facilmente dosabili in intensità e durata, sono ben localizzabili nell’applicazione e privi di conseguenze dannose sui tessuti, essi hanno trovato larga applicazione nello studio dell’eccitabilità dei tessuti. Risultati particolarmente rilevanti si sono avuti nello studio del sistema nervoso e della contrazione muscolare. Gli stimoli elettrici vengono forniti da apparecchi stimolatori, in genere a corrente continua. Perché un tessuto venga eccitato è necessario raggiungere un valore soglia, variabile a seconda del tessuto, che dipende dalla quantità e dall’intensità di corrente e dalla durata del suo passaggio.

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I fenomeni elettrici spontanei furono primitivamente studiati da F. Redi (1666) sulla torpedine e da J. Walsh (1775) su Electrophorus electricus, ma cominciarono a essere oggetto di metodiche e fertili ricerche solo più tardi, con la famosa polemica tra L. Galvani e A. Volta sulla elettricità animale (v. fig.). Lo sviluppo di questi studi è legato all’impiego di sempre più sensibili apparecchi di registrazione elettrica: il galvanometro astatico di L. Nobili, sfruttato da C. Matteucci per dimostrare quelle che oggi sono dette correnti di azione; il galvanometro a bobina mobile di Deprez-D’Arsonval, in cui J. Bernstein inserì un particolare interruttore (reotomo differenziale) che permise la registrazione delle singole fasi di un fenomeno e quindi, in determinati casi, la sua ricostruzione; l’elettrometro capillare di A. Waller, cui sono connesse le prime indagini sui fenomeni elettrici del cuore e che, dotato di amplificatori, divenne suscettibile di applicazioni più estese (E.D. Adrian, A.S. Gilson, G.H. Bishop); il galvanometro a corda di Einthoven, che costituì la parte essenziale del primo elettrocardiografo. Ulteriori progressi nel campo della e. si sono avuti con l’impiego di oscillografi elettrici e di amplificatori elettrici: un esempio è dato dall’elettroencefalografo. L’arricchimento dei mezzi tecnici, dando la possibilità di adattarli ai singoli problemi sperimentali, ha permesso la dimostrazione di variazioni dello stato elettrico in tutti gli organismi viventi, indipendentemente dalla grandezza e complessità, in tutti gli organi (nervosi, muscolari, ghiandolari ecc.) e persino nei vari momenti della vita e dell’attività cellulare.

I fenomeni bioelettrici si dividono in: a) correnti di demarcazione (determinate da differenze di potenziale tra superficie naturale di un tessuto e superficie necrosata in seguito a lesione); b) correnti di riposo (determinate da differenze di potenziale tra due superfici naturali non simmetriche di un tessuto, o tra l’esterno e l’interno di un elemento); c) correnti d’azione (determinate da differenze di potenziale tra due punti di un tessuto di diverso grado di attività). L’analisi dei fenomeni bioelettrici delle fibre nervose, dovuta nelle sue linee essenziali a J. Erlanger e H.S. Gasser, ha contribuito considerevolmente alla comprensione delle leggi di propagazione dell’impulso nervoso e delle modalità di eccitamento dei neuroni, e a dare una concreta dimostrazione della plasticità funzionale del sistema nervoso. Per i muscoli scheletrici la registrazione grafica dei loro potenziali d’azione, che è compito dell’elettromiografia, fornisce utili informazioni non solo sullo stato funzionale del muscolo, ma anche su quello dei centri e delle vie nervose connesse. Tra i problemi particolari approfonditi da questa tecnica elettrofisiologica va citato quello della graduazione della risposta tetanica. L’esplorazione elettrica delle vie afferenti ha dimostrato che i recettori hanno un andamento reazionale specifico, che è funzione del loro stato elettrico per una determinata modalità di stimoli, indipendentemente dalla loro localizzazione funzionale. Così, i chemocettori della lingua reagiscono in identica maniera a quelli del glomo carotideo, e i tensiocettori del seno carotideo hanno attività elettriche analoghe a quelli della cute, della vescica, del muscolo scheletrico.

E. cardiaca Disciplina interventistica della cardiologia che si occupa della diagnosi e del trattamento invasivo delle aritmie cardiache. La procedura cardine è lo studio elettrofisiologico endocavitario, che consiste nella registrazione dei segnali elettrici cardiaci mediante elettrocateteri introdotti per via percutanea e posti a diretto contatto con la superficie interna del cuore. In corso di studio elettrofisiologico viene valutata la funzione del sistema di conduzione specifico cardiaco e la risposta del cuore a differenti modalità di stimolazione elettrica, ottenendo informazioni circa i meccanismi responsabili di aritmie complesse, e consentendo in tal modo di stratificarne la prognosi ed individuarne la terapia. Il trattamento elettrofisiologico delle aritmie cardiache consiste nella ablazione trans-catetere (➔ ablazione).