الکتروفیزیولوژی
مقدمه > تکنیک‌های کلاسیک به کار رفته در علم الکتروفیزیولوژی > اصول و سازوکار

الکتروفیزیولوژی شاخه‌ای از علم فیزیولوژی است که به طور گسترده‌ای جریان یون‌ها (جریان یونی) در بافت‌های بیولوژیکی و به ویژه تکنیک‌های ‌ثبت الکتریکی که اندازه‌گیری این جریان را امکان پذیر می‌کند، را بررسی می‌کند. تفاوت در تکنیک‌های کلاسیک به کار رفته در علم الکتروفیزیولوژی تنها در نحوه قراردهی، شکل و ساختار الکترودها و نحوه آماده‌سازی بافت بیولوژیکی است.
اصلی‌ترین الکترودها عبارتند از:
هادی‌های جامد ساده، به شکل دیسک‌ و یا سوزنی شکل (به شکل تک یا در قالب آرایه - اغلب به جز نوک الکترود، تمام الکترود عایق‌بندی می‌شود)
به صورت فلزات لایه‌نشانی شده روی برد مدار چاپی یا پلیمرهای انعطاف پذیر، که همانند قبل، به غیر از نوک الکترود، تمامی‌الکترود عایق بندی شده می‌شود
لوله‌های توخالی پر از الکترولیت: برای توصیفی بهتر لوله‌ای شیشه ای پر از محلول کلرید پتاسیم یا محلول الکترولیت دیگر را در نظر بگیرید
و از اصلی‌ترین نحوه آماده‌سازی بافت بیولوژیکی می‌توان موارد زیر نام برد:
مطالعه بر روی بافت زنده
مطالعه بر روی بافت برش خورده
مطالعه بر روی سلول‌های جدا شده از بافت بریده شده
مطالعه بر روی سلول‌ها یا بافت‌های رشد یافته مصنوعی
ترکیبی از موارد فوق.
الکتروفیزیولوژی عصبی مطالعه خواص الکتریکی سلول‌های بیولوژیکی و بافت‌ها در سیستم عصبی است. با الکتروفیزیولوژی عصبی، پزشکان و متخصصان می‌توانند با مشاهده فعالیت مغز فرد، نحوه بروز اختلالات عصبی را تعیین کنند. منظور از فعالیت آن است که چه قسمتهایی از مغز در هر موقعیتی فعال می‌شود. اگر قطر الکترود به اندازه کافی کوچک باشد (در حد میکرومتر)‌، در این صورت متخصص الکتروفیزیولوژی می‌تواند نوک الکترود را به یک سلول منفرد وارد کند. چنین پیکربندی امکان مشاهده مستقیم و ‌ثبت فعالیت الکتریکی داخل‌سلولی از یک تک سلول را فراهم می‌کند. با این حال، این پیکربندی تهاجمی‌عمر سلول را کاهش می‌دهد و باعث نشت  و گذر مواد داخل سلولی از غشای سلول می‌شود. فعالیت درون سلولی با استفاده از یک پیپت شیشه ای (توخالی) حاوی الکترولیت نیز قابل مشاهده است. در این روش، نوک پیپت میکروسکوپی به غشای سلول فشار داده می‌شود، که با تعامل شیشه و لیپیدهای غشای سلول به آن محکم می‌چسبد. اگر با ایجاد یک پالس فشار منفی به پیپت، شاهد  پاره شدن تکه کوچک غشای محاصره شده توسط لبه پیپت باشیم، الکترولیت درون پیپت ممکن است در اثر تداوم سیال، به سیتوپلاسم منتقل شود. در حالتی دیگر، جریان یونی نام‌برده‌ شده ممکن است در اثر پدیده "رخنه کردن" پدید آید. که این پدیده زمانی پدید می‌آید که عاملی حفره‌ ساز در به صورت خارجی در الکترولیت وجود دارد، موجب رخنه الکترولیت در تکه کوچک غشای محاصره شده توسط لبه پیپت شود. در این حالت ممکن است که کوچک غشای مورد دست‌ورزی، دست نخورده باقی بماند.
متخصص علم الکتروفیزیولوژی ممکن است انتخاب کند که نوک الکترود را به یک سلول واحد وارد نکند. در عوض آن، نوک الکترود ممکن است در تماس با فضای خارج سلولی باقی بماند.اگر نوک الکترود به اندازه کافی کوچک باشد‌، چنین پیکربندی ممکن است امکان مشاهده و ‌ثبت غیرمستقیم پتانسیل‌های عمل را از یک سلول منفرد فراهم کند و اصطلاحاً ‌ثبت فعالیت الکتریکی به صورت تک سلولی (تک واحدی) نامیده می‌شود. بسته نحوه به آماده سازی و دقت در قراردهی الکترود، این پیکربندی خارج سلولی ممکن است فعالیت چندین سلول مجاور را به طور همزمان ‌ثبت کند، که ‌ثبت چند سلولی (چند واحدی) نامیده می‌شود.
با افزایش اندازه الکترود‌، قدرت تفکیک کاهش می‌یابد. الکترودهای بزرگتر فقط به فعالیت خالص (میانگین فعالیت) توده ای از سلول‌ها حساس هستند و به آنها پتانسیل‌های میدان محلی گفته می‌شود. الکترودهای بزرگتر، مانند سوزنهای عایق بندی نشده و الکترودهای سطحی که توسط متخصصین مغز و اعصاب بالینی و جراحان استفاده می‌شوند، فقط به انواع خاصی از فعالیت همزمان در جمعیت‌های میلیونی حساس هستند.
از دیگر تکنیک‌ها می‌توان از ‌ثبت فعالیت یک مجرای یونی و amperometry نام برد.