ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЯ

ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЯ — один из разделов физиологии, изучающий электрические явления в живых тканях, а также действие на них электрического тока. Электрофизиологические методы исследования широко применяют при диагностике различных заболеваний, оценке функционального состояния органов, тканей и клеток (см. Электрогастрография, Электрокардиография, Электромиография, Электроэнцефалография и др.), при изучении природы биоэлектрических явлений (см. Биоэлектрические потенциалы, Биоэлектрические явления) и их связи с функцией и различными процессами жизнедеятельности (см. Электропроводность биологических систем, Элктротонические явления).

Существование «животного» электричества впервые было доказано Л. Гальвани в 1791 году. В 1837 году Маттеуччи (С. Matteucci) обнаружил токи повреждения в альтерированной мышце. Э. Дюбуа-Реймон (1848) предпринял попытку теоретического обоснования биоэлектрических явлений, предложив так наз. электромолекулярную гипотезу возникновения обнаруженных им в мышце токов покоя и токов действия за счет наличия полярно заряженных молекул-ди-полей, меняющих свою ориентацию при возбуждении. Развитием взглядов Э. Дюбуа-Реймона стала мембранная теория возникновения биоэлектрических потенциалов Бернштейна (J. Bernstein, 1902), объясняющая возникновение биопотенциалов избирательной проницаемостью биологических мембран для ионов. Первая всеобъемлющая теория биоэлектрических явлений и действия на живую ткань электротока была создана отечественным ученым В. Ю. Чаговцем, полагавшим, что потенциалы покоя и действия являются диффузионными, возникающими вследствие различных скоростей диффузии образующихся при метаболических реакциях ионов. Большой вклад в развитие электрофизиологии внесли Н. Е. Введенский, А. Ф. Самойлов и другие отечественные ученые.

Конец 19 — начало 20 века характеризовались совершенствованием используемых в электрофизиологии приборов. Значительные успехи были сделаны в связи с достижениями техники усиления слабых электрических сигналов, в частности с применением электронных ламп. С использованием электронно-лучевых осциллографов в электрофизиологических исследованиях была решена проблема неискаженного воспроизведения биоэлектрических сигналов. В это же время электрофизиологические методы начали применяться в клинической практике, основой чему послужило создание В. Эйнтховеном (1903) струнного гальванометра и регистрация с его помощью типичных электрокардиограмм, а также обнаружение В. В. Правдич-Неминским (1913) характерных ритмов электроэнцефалограммы у животных и Бергером (Н. Berger, 1929) — у человека.

Новым этапом в развитии электрофизиологии явилось изучение биоэлектрической активности отдельных клеток. Лоренте де Но (R. Lorente de No, 1935) первым применил металлические микроэлектроды для внеклеточной регистрации биоэлектрической активности нейронов (см. Микроэлектродный метод исследования). В 1939 году А. Ходжкин и Э. Хаксли измерили мембранный потенциал гигантского аксона кальмара. Джерард (R. W. Gerard, 1946) и сотрудники разработали стеклянные микроэлектроды, позволившие осуществлять прямое измерение потенциалов в телах нервных и других клеток. Обнаружение деполяризации в мионевральном синапсе выявило возможность использования микроэлектродной техники для изучения синаптических процессов (см. Синапс). Большую роль в их анализе сыграл метод микроионофореза (см.). Достижения экспериментальной электрофизиологии привели к созданию современной ионной теории возбуждения (см.).

Для современного этапа развития электрофизиологии характерно все возрастающее применение электрофизиологических методов в клинической и экспериментальной практике, а также их использование в комплексе с биохимическими, иммунохимическими и биофизическими методами. Для анализа результатов исследования в электрофизиологии применяется электронная вычислительная техника (см. Электронная вычислительная машина). Методы электрофизиологии эффективно используются при диагностике и лечении болезней сердца, нервной и мышечной систем, а также в авиационной и спортивной медицине. Большое распространение получила телеметрическая регистрация электрофизиологических показателей в условиях свободного передвижения человека и животных, использование биоэлектрических потенциалов в качестве сигналов, управляющих различными техническими устройствами, активными протезами, манипуляторами (см. Протезирование биоэлектрическое, Телеметрия). С помощью электрофизиологических методов решается ряд важных проблем фундаментального и прикладного характера, в частности изучение принципов нейронной организации мозга (см. Кора головного мозга), механизмов, лежащих в основе процессов приема, кодирования, обработки информации в нервной системе (см.), исследование молекулярных механизмов специализированной деятельности нервных и других клеток, роли различных биологически активных веществ В регуляции электрической и химической возбудимости клеток и тканей, в модуляции синаптической передачи.

Большой вклад в развитие электрофизиологии внесли советские ученые П. К. Анохин, И. С. Бериташвили, Н. П. Бехтерева, Д. С. Воронцов, М. Н. Ливанов, А. Б. Коган, П. Г. Костюк и др.

Электрофизиологические исследования в нашей стране широко проводятся во многих научных и лечебно-профилактических учреждениях. Среди них можно отметить НИИ нормальной физиологии им. П. К. Анохина АМН СССР, Всесоюзный кардиологический научный центр АМН СССР, Всесоюзный центр психического здоровья АМН СССР, Институт физиологии им. И. П. Павлова АН СССР, Институт экспериментальной медицины АМН СССР, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии АН СССР, Институт биологической физики АН СССР, Институт физиологии им. А. А. Богомольца АН УССР, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова и др.

См. также Биофизика, Физиология.

Библиогр.: Бехтерева Н. П. Здоровый и больной мозг человека, Д., 1980; Коган А. Б. Электрофизиология, М., 1969; Общая физиология нервной системы, под ред. П. Г. Костюка, Л., 1979; Первис Р. Д. Микроэлектронные методы внутриклеточной регистрации и ионофореза, пер. с англ., М., 1983; Handbook of physiology, A critical, comprehensive presentation of physiological knowledge and concepts, ed. by J. R. Pappenheimer, sect. 1—2, Betbesda, 1977—1979.

А. И. Громов, В. В. Шерстнев.