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神经电生理:身体里的电流语言解读

2023-10-12 11:03 河南广播电视台安全健康直通车

在我们身体内部,时刻进行着一场神秘的“电流对话”,这便是神经电生理的范畴。从大脑发出的每一个指令,到肌肉的每一次收缩,再到感官接收到的每一丝刺激,都离不开生物电信号的传递。神经电生理就像是一位专业的翻译,解读着这些身体里的电流语言,帮助我们了解自身生理活动的奥秘,在医学诊断和治疗领域发挥着不可替代的作用。

一、身体内的电流起源:神经元的电活动

我们的神经系统由数以亿计的神经元组成,这些神经元就像一个个精密的生物电路元件,是产生和传递电信号的基本单位。神经元的细胞膜具有独特的离子通道,细胞内外分布着不同浓度的离子,如钠离子、钾离子、氯离子等,这种离子浓度差形成了细胞膜两侧的电位差,称为静息电位。一般情况下,神经元的静息电位维持在 -70mV左右,此时细胞处于相对稳定的状态。

当神经元接收到刺激时,情况就会发生变化。刺激会使细胞膜上的离子通道打开,钠离子迅速内流,导致细胞膜电位急剧上升,从原来的负极性变为正极性,这个过程称为去极化。当电位上升到一定程度,就会引发一个短暂而强烈的电信号,即动作电位。动作电位就像是神经元发出的“电报”,以大约1 - 100米/秒的速度沿着神经纤维传导。随后,钾离子外流,细胞膜电位逐渐恢复到静息电位水平,这个过程称为复极化。一次动作电位完成后,神经元会经历一个短暂的不应期,在此期间对新的刺激不敏感,以确保电信号的有序传递。

二、神经电生理检测技术:倾听身体的电流之声

1. 脑电图(EEG):大脑是神经系统的“司令部”,脑电图就是一种用于记录大脑电活动的技术。通过在头皮上放置多个电极,脑电图可以捕捉到大脑神经元群的同步电活动,将其转化为不同频率和振幅的脑电波。正常的脑电波根据频率可分为α波、β波、θ波和δ波。α波在人清醒且放松、闭目时出现,频率为8 - 13Hz;β波在人处于紧张、兴奋状态时占优势,频率为14 - 30Hz;θ波常见于儿童和成年人困倦时,频率为4 - 7Hz;δ波则在深度睡眠、麻醉或大脑严重受损时出现,频率为0.5 - 3Hz。脑电图在癫痫诊断中具有关键作用,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,帮助医生准确判断癫痫的类型和病灶位置。此外,脑电图还可用于昏迷、脑肿瘤、脑外伤等疾病的辅助诊断,评估大脑功能状态。

2. 肌电图(EMG):肌肉的活动同样伴随着电信号的变化,肌电图就是检测肌肉电活动的重要工具。在检测时,将特制的针电极插入肌肉或在皮肤表面放置电极,记录肌肉在静息状态、主动收缩和受刺激时的电活动情况。正常肌肉在静息时无电活动,当肌肉主动收缩时,会产生不同频率和振幅的动作电位,其波形和频率与肌肉收缩的力量、速度有关。如果神经或肌肉出现病变,肌电图会呈现出异常表现。例如,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,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。肌电图对于鉴别神经源性和肌源性疾病具有重要意义,为临床诊断和治疗提供了有力依据。

3. 神经传导速度测定(NCS):神经传导速度是评估神经功能的重要指标,神经传导速度测定就是通过刺激神经,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,在神经的近端和远端分别给予电刺激,记录相应肌肉的动作电位,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,计算出神经冲动在运动神经上的传导速度。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,从而计算感觉神经的传导速度。正常情况下,不同神经的传导速度有一定范围,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,神经传导速度会减慢,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。

三、神经电生理在医学中的应用:诊断与治疗的有力助手

1. 疾病诊断:神经电生理检测为多种神经系统疾病的诊断提供了关键信息。除了前面提到的癫痫、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,可以发现神经系统不同部位的传导异常,有助于早期诊断和病情监测。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,为临床治疗方案的制定提供精确指导。此外,在新生儿缺氧缺血性脑病中,脑电图可以评估大脑损伤的程度和预后,帮助医生及时采取干预措施,降低后遗症的发生风险。

2. 手术监测:在神经外科手术中,神经电生理监测起着保驾护航的作用。例如,在切除脑肿瘤时,通过术中脑电图、皮层体感诱发电位等监测技术,可以实时监测大脑功能,避免损伤重要的神经功能区,最大程度地保护患者的神经功能,减少术后并发症的发生。在脊柱手术中,利用肌电图监测可以及时发现手术操作对神经根的刺激和损伤,提醒手术医生调整操作,降低术后神经功能障碍的风险。神经电生理监测就像手术中的“实时导航”,为手术的精准进行提供了重要保障。

3. 康复评估:对于神经系统疾病患者的康复治疗,神经电生理检测是评估康复效果的重要手段。通过定期进行肌电图、神经传导速度测定等检查,可以了解神经和肌肉功能的恢复情况,判断康复治疗是否有效,并根据检测结果调整康复方案。例如,在脑卒中患者的康复过程中,肌电图可以观察到肌肉运动单位电位的变化,反映肌肉力量和神经支配的恢复情况,帮助康复医生制定个性化的康复训练计划,提高康复治疗的效果。

四、展望未来:神经电生理的新征程

随着科技的不断进步,神经电生理领域也在不断发展创新。一方面,检测技术的精度和分辨率不断提高,新型电极材料和检测设备的研发,使得我们能够更准确地记录和分析神经电信号。例如,高密度脑电图可以提供更详细的大脑电活动空间信息,有助于更精确地定位癫痫病灶。另一方面,神经电生理与其他学科的交叉融合日益紧密,如与人工智能、机器学习技术的结合,有望实现对神经电生理数据的自动分析和诊断,提高诊断效率和准确性。此外,神经电生理在神经调控治疗领域的应用也在不断拓展,如深部脑刺激、经颅磁刺激等技术,通过调节神经电活动来治疗帕金森病、抑郁症等疾病,为这些难治性疾病的治疗带来了新的希望。

神经电生理作为解读身体电流语言的科学,让我们得以窥探神经系统的奥秘,为人类健康事业做出了巨大贡献。从基础的神经元电活动研究,到临床广泛应用的检测技术和治疗手段,神经电生理在医学领域的地位日益重要。相信在未来,随着技术的不断创新和发展,神经电生理将为我们带来更多关于人体健康和疾病治疗的惊喜,为人类的美好生活保驾护航。

(张静 河南省洛阳正骨医院(河南省骨科医院))


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