1. Electrorecepţia –definitia si rolul fenomenului in natura

Electrorecepţia, fenomen fizic de mare spectaculozitate în lumea vie, a fost evidenţiat iniţial la mai multe specii de peşti.

Capacitatea de a recepţiona semnale electrice – în strînsă legătură şi cu abilitatea de a emite astfel de semnale prezintă un interes din ce în ce mai mare pentru neurobiofizică.

Ca exemplu binecunoscut de electrorecepţie la speciile superioare, mecanismul de filtrare electrică ce poate contribui la explicarea filtrării în cohlee - a cărei funcţionare a fost multă vreme interpretată doar din punct de vedere mecanic

2.Electrorecepţia activă Organismele dotate cu electroreceptori percep

gradienţi de câmp electric de ordinul microvoltului ceea ce poate reprezinta:

-o adaptare pentru relaţiile pradă-prădător (detectarea potenţialelor electrochimice ale animalelor pradă)

-o modalitate de comunicare în cadrul aceleiaşi specii -o adaptare la orientarea în câmpul electromagnetic

terestru

3.Electrorecepţia pasivă

• -este întâlnită la majoritatea vieţuitoarelor căci toate reacţionează într-un fel sau altul faţă de tensiuni de ordinul a câţiva volţi, fără a prezenta însă organe receptoare specializate.

• Organele electroreceptoare sunt prezente la unele specii peşti - aşa numiţii peşti electrici - şi pot fi puternice - 1-600 V sau slabe - ordinul mV

• - sunt alcătuite din aranjamente seriale sau paralele de electrocite, în număr de la câteva sute la câteva milioane.

4.Electrocitele-electroreceptorii si sensibilitatea lor

Electroreceptorii detectează gradienţi de potenţial electric care induc depolarizări gradate la nivelul impedanţelor membranare. Câmpurile electrice pot fi generate de surse nebiologice sau biologice

• -surse nebiologice sunt în principal fenomenele geofizice ca:

• -fluxuri de lumină (peste 1 microvolt/cm);• -curenţi telurici care însoţesc variaţiile de câmp

geomagnetic (0,1 microvolt/cm);• -variaţii locale de potenţial electric de dinaintea

cutremurelor;

5.Electrocitele ampulare• Celulele electroreceptoare ampulare se găsesc şi la

peştii electrici şi la alte specii aparent nonsensibile faţă de stimuli electrici. Ele sunt plasate la baza unui por al pielii umplut cu un lichid gelatinos de mare conductivitate (la rechini, porul este adânc şi constituie tocmai ampula Lorenzini). Membrana lor celulară este netedă cu doar câţiva microvili sau cu un singur kinocil. Aceste celule sunt sensibile la stimuli (pulsuri) de curent continuu sau de curent alternativ de joasă frecvenţă. Sensibilitatea absolută a acestor celule ampulare este net superioară celor tuberale (gradient de potential electric de 1 mV/cm faţă de 10-70 mV/cm).

6.Electrocitele tuberale

Celulele electroreceptoare tuberale (sau tuberoase) sunt plasate în nişte mici cavităţi ale pielii care apar ca nişte pori. Ele au o membrană care este acoperită cu microvili (care sporesc capacitatea membranei) şi sunt excitate de curenţi alternativi de 50-5000 Hz.

La celule tuberoase numai zona internă, inervată este supusă unei căderi de potenţial - depolarizată. Pentru a realiza această excitare fie se aplică un stimul pozitiv din afara corpului (din apă) fie se aplică un stimul negativ din interiorul corpului.

7.tipuri de potentiale (semnale) electrice produse si detectate de electrocite (electroreceptori)

• Potentiale monofazice, depolarizari sau hiperpolarizari;

• Potentiale bifazice –depolarizari si hiperpolarizari;

• Potentiale rapide si potentiale lente;• Potentiale mari si potentiale mici

8Curenţii electrici in tesuturi si organe: natură,

proprietăţi, relaţii cantitative (Ohm)• Studiul proprietăţilor electrice pasive ale membranelor

celulare constituie obiectul a numeroase cercetări de biofizică şi biofizico-chimie.

• Astfel, un mare număr de noţiuni şi legi din aceste domenii au fost preluate, în formă directă sau adaptată la condiţiile specifice, în elaborarea reprezentărilor teoretice asupra proprietăţilor şi manifestărilor care au loc la nivelul acestor structuri vii.

• De aceea, este de o deosebită importanţă înţelegerea clară a noţiunilor şi relaţiilor de la care se pleacă, precizându-se acele aspecte care au stat la baza elaborărilor teoretice şi tehnice din domeniul membranologiei celulare.

• Înainte de toate, ţinând seama de faptul că avem de a face cu manifestări electrice, sau studiate în condiţiile aplicării de curenţi electrici, se cer precizate noţiunile generale asupra curenţilor electrici, privind natura, proprietăţile şi relaţiile de calcul care îi caracterizează.

• În fine, întrucât atât în circuitele exterioare experimentale, cât şi în cele care le completează, ţinând chiar de structura membranei şi a celulei însăşi, intervin variate elemente de circuit, fiecare cu proprietăţile sale şi cu comportări specifice, după integrarea într-un tip sau altul de circuit şi după natura curentului care îl străbate, înţelegerea clară a tuturor acestor aspecte se impune cu necesitate.

• Dacă un curent electric reprezintă în genere o deplasare de sarcini electrice elementare de-a lungul unui conductor, între bornele unui generator de curent şi pe baza diferenţei de potenţial dintre acestea, în fapt natura curentului ce străbate conductorul depinde de structura materială ce poartă sarcina electrică.

• Este bine cunoscută, din acest punct de vedere, distincţia care se face între:

• curenţii electronici, specifici unor conductori de tipul I (metalici)

• şi curentii ionici, proprii unor conductori de tipul II (soluţii electrolitice). Deşi întâlniţi în mare măsură şi în afara sistemelor biologice, aceştia din urmă reprezintă forma tipică în care se realizează curenţii electrici la nivelul structurilor vii, dat fiind mediul electrolitic drept condiţie "sine qua non" a manifestărilor vitale.

• Ar fi de precizat că, în cazul unor circuite electrice experimentale care se închid printr-un segment reprezentat de o structură vie, în ramurile realizate prin conductori metalici avem de a face cu un curent de tip electronic, în timp ce în porţiunea structurii vii, cu unul de tip ionic, care asigură continuitatea curentului electric în această porţiune a circuitului.

•   Mai trebuie să avem în vedere şi faptul că natura efectelor curentului electric aplicat asupra structurilor vii depinde de forma acestuia, adică de felul în care el este debitat de sursa de curent (generator) sau de aparatul de excitare (stimulator). Din motive care ţin de utilizarea unor relaţii generalizate, curentul continuu, pentru care legea lui Ohm se aplică în forma ei tipică, poate fi considerat ca un caz limită al unui curent alternativ şi anume cu frecvenţă zero.

9.Tipuri de conductie electrica in tesuturi si organe

• conductor de tipul I (metalic), acesta este de la borna cu potenţial mai ridicat către cea cu potenţial mai scăzut (curentul fiind electronic, electronii circulă în exteriorul sursei de la minus la plus; convenţional de la plus la minus).

• conductorilor electrolitici (tipul II), unde avem de-a face cu curenţii ionici, egali şi de sens contrar, prin masa soluţiei de electrolit (ionii pozitivi - cationii merg la catod: polul negativ; cei negativi - anionii, la anod: polul pozitiv), cu transport şi deci consum de substanţă şi menţinerea electroneutralităţii soluţiei.

10. Dipolul electric atasat unor structuri biologice si premizele modelului fizic al dipolului electric membranar

• Premisele acestui model fenomenologic sunt legate de grosimea foarte mică, x , a membranei (de numai 7,5m) în comparaţie cu dimensiunile sale laterale şi de rolul său de separator între cele două straturi de sarcini electrice, caracterizate prin densitatea superficială de sarcină electrică, .

• Se notează cu momentul electric dipolar elementar creat de unitatea de suprafaţă, deci de sarcina electrică .

• Rezultă că elementul de suprafaţă infinit mic, dS, este echivalent cu un dipol electric dS.

• Pentru a evalua potenţialul electric creat de o foiţă electrică într-un punct P, exterior, aflat la o distanţă mare de foiţă, se sumează toate potenţialele electrice create de dipolii elementari de pe foiţă.

• Se obţine o dependenţă directă de unghiul solid sub care se vede suprafaţa de sumare din punctul P.

• Unghiul solid este o generalizare tridimensională a unghiului plan, bidimensional.

• Unghiul q este unghiul dintre perpendiculara la suprafaţa membranei şi distanţa la punctul P.

• Astfel, în timp ce mărimea unui unghi cu vârful în centrul unui cerc este raportul dintre lungimea arcului cuprins între laturile unghiului şi raza cercului, mărimea unui unghi solid cu vârful în centrul unei sfere este raportul dintre suprafaţa sferică cuprinsă în interiorul conului delimitat de unghi şi pătratul razei sferei.

11.Electroterapia ca formă de terapie fizica

• Electroterapia este o formă de terapie fizică, de tip conservator care utilizează diferite forme de curenţi electric (curent galvanic, curent de joasă frecvenţă, curent de medie frecvenţă) şi diverse forme de energie derivate din curentul de înaltă frecvenţă (unde scurte, microunde, ultrasunet, radiaţii infraroşii, ultraviolete şi laser) sau de joasă frecvenţă (câmpuri magnetice). Acestea sunt destinate ariei curative şi programelor de recuperare funcţională în diverse patologii, cu o aplicaţie particulară pentru patologia locomotorie.

• Această formă de terapie utilizată şi în tratamentul artrozelor, nu poate corecta verigile etiologice dar poate ameliora şi controla :

• elementele fiziopatologice (inflamaţie, edem, hipotonie, hipotrofie musculară, hipersimpaticotonie, durere);

• elementele clinice, simptomatice şi funcţionale (durere, contractură musculară, redoare articulară etc.);

• sistemele de retroacţiune biologică, utilizând circuite de tip „feed-back”.

12. Tipurile de curenti aplicati in electroterapie

• Tipurile de electroterapie frecvent indicate şi utilizate în tratamentul coxartrozei şi gonartrozei precum şi principalele efecte sunt:

• a . GALVANOTERAPIA - utilizează curentul continuu (curent galvanic);

• b . CURENŢII DE JOASĂ FRECVENŢĂ • c . CURENŢII DE MEDIE FRECVENŢĂ• d . TERAPIA CU ÎNALTĂ FRECVENŢĂ –

utilizeaza curenti electrici alternativi de frecventa mare

TERAPIA CU ULTRASUNETE si FOTOTERAPIA

• e . TERAPIA CU ULTRASUNETE• Secţiune specială din electroterapia de înaltă

frecvenţă ce utilizează în scop terapeutic vibraţiile mecanice produse de un cristal piezoelectric sub acţiunea unui curent de înaltă frecvenţă (efect piezoelectric inversat).

• f . FOTOTERAPIA - utilizează energie radiantă de tipul radiaţiilor infraroşii; sunt radiaţii cu frecvenţa cuprinsă între 50000 si 760 nm care determină un efect termic important; secundar efectului caloric.

13.GALVANOTERAPIA - utilizarea curentului continuu

(curent galvanic); • Modalităţi de aplicare a galvanizărilor :• galvanizarea simplă - cu ajutorul unor electrozi

sub formă de plăci;• ca baie hidroelectrolitică (galvanică): • baie partială (patru-celulară);• baie completă sau generală (Stanger);• ionoforeza (ionogalvanizarea) - metodă de

introducere a unor substanţe medicamentoase prin tegument, cu ajutorul curentului galvanic (în artroze se utilizează fenilbutazona 1– 3 % la polul pozitiv).

• "Curentul electric de frecventa zero sau curentul continuu, poarta numele de curent galvanic. Intensitatea curentului poate varia, crescand de la valoarea zero a intensitatii pana la un anumit nivel (curent continuu ascendent) sau descrescand spre zero (curent continuu descendent).

• Daca aceste cresteri si descresteri au loc ritmic, curentul ia forma unei curbe ondulatorii si se numeste curent variabil.

• Senzatia inregistrata este in functie de cresterea intensitatii curentului aplicat, ajungand de la senzatia de furnicaturi - intepaturi la arsura - durere. Efectele terapeutice ale curentului galvanic: analgezic, excitant, stimulant, vasodilatator, trofic, rezorbtiv, echilibrant SNV.

14.CURENŢII DE JOASĂ FRECVENŢĂ in electroterapie

Ca forme de aplicaţie pentru curenţii de joasă frecvenţă (frecvenţa utilizată terapeutic se înscrie între 0,1 şi 300 – 400 Hz) menţionăm formele utilizate în tratamentul artrozelor:

• b.1. Curenţii diadinamici – curenţi derivaţi din curentul de la reţea ( curent alternativ sinusoidal cu frecvenţa de 50 Hz ) care este redresat şi modulat , având ca principale efecte (după opinia aproape unanimă a autorilor) – efecte analgetice , hiperemiante şi dinamogene.

• b.2. Curenţii Trabert – sunt curenţi dreptunghiulari cu un efect pronunţat analgetic şi hiperemiant; este indicat în formele de artroză dureroase.

• b.3. Curenţii stohastici - sunt curenţi aperiodici (neregulaţi) cu o frecvenţă cuprinsă între 5 – 30 Hz;

• b.4. Stimularea nervoasă electrică transcutană (SNET sau TENS) constituie o metodă netraumatizantă de combatere a stărilor dureroase acute şi cronice.

15.CURENŢII DE MEDIE FRECVENŢĂ in electroterapie

• Sunt curenţi alternativi sinusoidali cu frecvenţa cuprinsă (în terapia frecventă) între 3 – 10 KHz ( 3000 – 10000 Hz ) .

• Curenţii interferenţiali - obţinuţi prin interferenţa a doi curenţi de medie frecvenţă (cu frecvenţe diferite).

16.TERAPIA CU ÎNALTĂ FRECVENŢĂ in electroterapie

• Principalul efect al acestei terapii este cel caloric.• Principalele tipuri de terapie cu înaltă frecvenţă

utilizata în tratamentul artrozelor sunt :• undele scurte; • terapia cu înaltă frecvenţă pulsatilă (Diapulse); • undele decimetrice; • undele de 69 cm (430 MHz); • undele de 12 cm – microundele (2,45 GHz).

• Cele trei variante ale tratamentului la frecvenţă mare sunt:

- terapia cu unde scurte, - diatermia cu unde de mărimea decimetrului

(tratament termic) - tratamentul cu microunde.• în timp ce la tratamentul cu unde scurte - ca în cazul

undelor de frecvenţă joasă -se introduce curent în organism, în cazul celorlalte două energia electrică este radiată. Din acest motiv nu este necesar să se aplice electrozi pe corp, în schimb radiaţiile se dirijează printr-un aparat special.

• Cu acest tratament se poate ameliora circulaţia ţesuturilor mai adânci, organelor interne, pot fi reduse procesele inflamatorii cronice, şi nici efectul de detensionare nu este de neglijat.

17.Bazele moleculare ale fenomenelor de bioelectricitate de la nivelul membranelor celulare

• 1. existenta dipolilor electrici la nivelul proteinelor si lipidelor din structura membranelor celulare precum si in

• 2. existenta ionilor liberi in mediile intra si extracelulare (in special sodiu, potasiu, calciu, clor dar si altii ca magneziul etc.) si in

• 3. prezenţa anionilor macromoleculari, nedifuzibili, din mediul intracelular.

18.Metoda potenţialului electric fixat –principiul metodei

• Proprietatile electrice ale tuturor organismelor vii rezulta din cumularea proprietatilor electrice elementare ale membranelor,celulelor care alcatuiesc tesuturile si organele din organismele vii.

• Spre deosebire din cazurile din tehnica,in cazul masuratorilor electrofiziologice (masuratori electrice pe structuri biologice) rezistenta electrica nu ramane constanta in timp.Este vorba de rezistenta electrica intampinata de curentii ionici care strabat membranele. Aceasta se intampla din cauza ca numarul canalelor ionice membranare (prin care trec curentii ionici) care se deschid la un moment dat variaza aleator in timp/de la un moment la altul.

• Din cauzele mentionate mai sus au fost concepute si dezvoltate niste tehnici de masura speciale cum este metoda potentialului electric fixat. Prin aceasta tehnica se aplica unei portiuni de membrana celulara cu potentialul electric din exterior, de la o sursa de tensiune adecvata. Aplicarea se face prin intermediul a doi electrozi microscopici sau foarte fini care se aduc in contact cu celula respectiva.

• Reglarea potentialului aplicat este continua si se realizeaza pe principiul feed-back –ului negativ prin care se aplica mereu diferente de potential electric compensatorii care anuleaza ORICE variatie de potential s-ar produce datorita activitatii electrice a celulei pe care se fac masuratorile.

• Metoda permite diferenţierea componentelor ionice ale curentului transmembranar, adică determinarea selectivă a fiecărui tip de curent ionic.

19.Tipurile de curenti electrici membranari care se pot masura

selectiv prin tehnica potentialului electric fixat

Când axonul unui neuron este stimulat electric la unul din capete,prin aplicarea unei diferente de potential electric, apar următoarele componente ale curentului ionic:

1.Curenţii axiali sau longitudinali datoraţi propagării impulsului nervos:

a-curentul axial total în exteriorul neuronului;I0

b-curentul axial total în interiorul neuronului; Ii

2. Curentul transmembranar pe unitate de lungime provenit din proprietăţile electrice intrinseci ale membranei, cu următoarele componente:im

a-Componenta capacitivă, pe unitatea de lungime;imC

b-Componenta ionică pe unitatea de lungime imI