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当神经遇上电,走进神经电生理领域

2023-06-10 08:36 河南广播电视台安全健康直通车

在我们身体的微观世界里,神经与电的奇妙邂逅,构建起了一个复杂而精密的调控网络,这便是神经电生理的研究范畴。从感知外界的一抹色彩、一丝温度,到指挥身体完成奔跑跳跃的动作,再到产生思维与情感,背后都离不开神经电信号的默默运作。神经电生理领域就像一座神秘的宝藏库,藏着身体运作的密码,接下来,让我们一同揭开它的神秘面纱。

身体内的“电路系统”:神经电信号基础

我们的身体仿佛是一个精心设计的“电路王国”,而神经元则是这个王国里的“电路元件”。神经元,作为神经系统的基本单位,形态独特,拥有细胞体、树突和轴突。细胞体如同“司令部”,整合各种信息;树突像众多的“触角”,接收来自其他神经元的信号;轴突则似长长的“电线”,负责将信号传递出去。

在静息状态下,神经元细胞膜两侧存在着电位差,这被称为静息电位,一般维持在 -70mV左右。此时,细胞膜对不同离子的通透性不同,细胞内钾离子浓度高,细胞外钠离子浓度高,这种离子浓度差在细胞膜上形成了内负外正的电位状态,就像电池的正负极一样蓄势待发。

当神经元接收到刺激时,一场精彩的“离子风暴”便会开启。刺激使细胞膜上的钠离子通道瞬间开放,钠离子如汹涌的潮水般迅速涌入细胞内,导致细胞膜电位急剧上升,从原来的内负外正转变为内正外负,这个过程就是去极化。当电位上升到一定程度,就会触发一个短暂而强烈的电信号——动作电位,它就像是神经元发出的“冲锋号角”。紧接着,钾离子通道开放,钾离子外流,细胞膜电位逐渐恢复到静息电位水平,这一过程叫做复极化。动作电位沿着轴突以大约1 - 100米/秒的速度传导,将信息传递给其他神经元或效应器,从而实现身体的各种生理功能。

探测神经电信号的“听诊器”:神经电生理检测技术

1. 脑电图(EEG):大脑,作为人体的“超级司令部”,时刻都在进行着复杂的电活动。脑电图就像是大脑电活动的忠实“记录员”。通过在头皮上均匀地放置多个电极,这些电极就像一个个灵敏的“小耳朵”,能够捕捉到大脑神经元群的同步电活动,并将其转化为不同频率和振幅的脑电波。正常情况下,脑电波根据频率可以分为α波、β波、θ波和δ波。α波在人清醒且放松、闭目养神时悄然登场,频率范围在8 - 13Hz,它仿佛是大脑在宁静状态下的轻声哼唱;β波则在人处于紧张、兴奋状态时占据主导,频率为14 - 30Hz,如同大脑在激情澎湃时的激昂高歌;θ波常见于儿童以及成年人困倦之时,频率为4 - 7Hz,宛如大脑发出的朦胧呓语;δ波则在深度睡眠、麻醉状态或者大脑遭受严重损伤时现身,频率为0.5 - 3Hz,好似大脑沉睡时的深沉呼吸。脑电图在癫痫的诊断中堪称“黄金标准”,癫痫患者发作时,脑电图会出现特征性的棘波、尖波、棘慢波综合等异常放电,如同在平静的湖面投入巨石,激起层层波澜,帮助医生精准定位癫痫的类型和病灶位置,为后续的治疗指明方向。此外,脑电图在昏迷、脑肿瘤、脑外伤等疾病的诊断和病情评估中也发挥着重要作用,为医生了解大脑功能状态提供了关键线索。

2. 肌电图(EMG):肌肉,作为身体运动的执行者,其每一次收缩都伴随着电信号的变化,而肌电图就是解读这些电信号的“翻译官”。在进行肌电图检测时,医生会将特制的针电极轻柔地插入肌肉或者在皮肤表面放置电极,以此来记录肌肉在静息状态、主动收缩以及受到刺激时的电活动情况。正常肌肉在静息状态下一片“寂静”,没有电活动产生;当肌肉主动收缩时,便会奏响一曲由不同频率和振幅动作电位组成的“交响乐”,其波形和频率与肌肉收缩的力量、速度密切相关,力量越大、速度越快,动作电位的频率和振幅也就越高。一旦神经或肌肉出现病变,肌电图就会“拉响警报”,呈现出异常表现。比如,在周围神经损伤时,会出现失神经电位,表现为纤颤电位和正锐波,这就像是肌肉失去神经支配后的无助“哀鸣”,提示神经支配功能受损;而在肌肉疾病如肌营养不良时,肌电图会显示出肌源性损害的特征,如短时限、低波幅的运动单位电位等,仿佛是肌肉本身在诉说着自己的“病痛”。肌电图在鉴别神经源性和肌源性疾病方面具有不可替代的作用,为临床医生的诊断和治疗决策提供了有力依据,让疾病无处遁形。

3. 神经传导速度测定(NCS):神经,就像一条条信息高速公路,负责将大脑的指令传递到身体各个部位,同时将身体各部位的感觉信息反馈回大脑。神经传导速度测定就是评估这条“高速公路”路况的重要手段,它通过刺激神经,记录神经冲动在神经纤维上的传导速度。该检测分为运动神经传导速度测定和感觉神经传导速度测定。在运动神经传导速度测定中,医生会在神经的近端和远端分别给予电刺激,就像在高速公路的起点和中途设置了两个“信号发射站”,然后记录相应肌肉的动作电位,如同在高速公路的终点接收信号。通过测量刺激点与记录点之间的距离以及动作电位的潜伏期,就可以计算出神经冲动在运动神经上的传导速度,从而了解这条“高速公路”上运动指令的传递效率。感觉神经传导速度测定则是刺激手指或脚趾等部位的感觉神经,在神经的近端记录感觉神经动作电位,以此计算感觉神经的传导速度,评估感觉信息在“高速公路”上的传输情况。正常情况下,不同神经的传导速度有其特定的范围,如正中神经的运动神经传导速度约为50 - 65m/s,感觉神经传导速度约为40 - 55m/s。当神经发生病变,如糖尿病周围神经病变、格林 - 巴利综合征等,神经传导速度就会减慢,这表明“高速公路”出现了“拥堵”或“损坏”,提示神经传导功能受损。神经传导速度测定对于早期发现周围神经病变、评估病变程度和治疗效果具有重要价值,为患者的康复之路点亮了一盏明灯。

神经电生理在医学舞台上的华丽“表演”

1. 疾病诊断的“火眼金睛”:神经电生理检测技术在多种神经系统疾病的诊断中发挥着关键作用,堪称医生的“火眼金睛”。除了前面重点介绍的癫痫、周围神经病变和肌肉疾病外,在多发性硬化症中,通过视觉诱发电位、脑干听觉诱发电位等检测技术,可以敏锐地发现神经系统不同部位的传导异常。这些异常就像是隐藏在神经系统中的“暗礁”,被神经电生理检测精准定位,有助于医生在疾病早期做出准确诊断,并对病情进行实时监测,为患者争取宝贵的治疗时间。对于颈椎病、腰椎间盘突出症等导致的神经根受压,肌电图和神经传导速度测定能够明确受压的神经根节段,就像为医生提供了一张精确的“神经地图”,让医生清楚地知道问题出在哪里,从而制定出针对性的治疗方案,提高治疗效果。此外,在新生儿缺氧缺血性脑病中,脑电图可以直观地评估大脑损伤的程度和预后,帮助医生及时采取有效的干预措施,降低后遗症的发生风险,为新生儿的健康保驾护航。

2. 手术中的“安全卫士”:在神经外科手术和脊柱手术等复杂的手术过程中,神经电生理监测就像是一位忠诚的“安全卫士”,时刻守护着患者的神经功能。以切除脑肿瘤手术为例,手术过程中通过术中脑电图、皮层体感诱发电位等监测技术,医生可以实时监测大脑功能的变化,就像在手术中为大脑安装了一个“实时监控摄像头”,能够及时发现手术操作对重要神经功能区的潜在影响,避免损伤这些关键区域,最大程度地保护患者的神经功能,减少术后并发症的发生,让患者能够在术后尽可能地恢复正常生活。在脊柱手术中,利用肌电图监测可以及时捕捉到手术操作对神经根的刺激和损伤,一旦出现异常,就会立即发出警报,提醒手术医生调整操作,降低术后神经功能障碍的风险,确保手术的安全顺利进行。

3. 康复评估的“精准标尺”:对于神经系统疾病患者的康复治疗而言,神经电生理检测是评估康复效果的“精准标尺”。通过定期进行肌电图、神经传导速度测定等检查,医生可以清晰地了解神经和肌肉功能的恢复情况,判断康复治疗是否有效。这就好比在康复的道路上为患者和医生树立了一个个明确的“路标”,根据检测结果,医生能够及时调整康复方案,为患者制定个性化的康复训练计划。例如,在脑卒中患者的康复过程中,肌电图可以敏锐地观察到肌肉运动单位电位的变化,这些变化就像是康复进程中的“指示灯”,反映出肌肉力量和神经支配的恢复情况,帮助康复医生精准施策,提高康复治疗的效果,让患者更快地回归正常生活。

神经电生理领域,这个神经与电交织的奇妙世界,不仅为我们揭示了身体运作的奥秘,更为医学诊断、治疗和康复带来了革命性的变革。随着科技的不断进步,我们有理由相信,神经电生理将在未来的医学舞台上绽放更加耀眼的光芒,为人类的健康事业做出更大的贡献,让我们共同期待它更加精彩的明天。

(张静 河南省洛阳正骨医院(河南省骨科医院))


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