MANIFESTARI ELECTRODERMALE ALE PROCESELOR ENERGETICE DIN

ORGANISMUL UMAN

SCOPUL LUCRARII

Cunoasterea proprietatilor electrice ale unor zone din invelisul cutanat, pe care sunt proiectate

activitatile de bioelectrogeneza a diverselor organe si tesuturi excitabile adica ale diferitelor

sisteme fiziologice si metabolice din organism.

Analiza mecanismelor biofizice care conduc la aparitia manifestarilor electrodermale.

In acest scop se va utiliza un dispozitiv electronic de masura care sa evidentieze aceste

proprietati.

MATERIALE SI DISPOZITIVE NECESARE

1. Un dispozitiv electric de masura care este capabil sa evidentieze, raportul dintre

potentialul electric si rezistenta electrica a unei zone “punctiforme” a pielii;

2. Sursa de tensiune continua de 10-20 V (daca nu este inclusa in constructia dispozitivului).

FENOMENOLOGIE

1. Scurt istoric

Experimente demonstrative celebre, in istoria fizicii, au atras atentia asupra proprietatii

organismului uman de a acumula sarcina electrica la contactul cu o masina electrostatica (prima

masina electrostatica a fost inventata de Otto Guericke) sau de a permite o descarcare electrica

cu parametri convenabil alesi (dupa inventarea buteliei de Leyda).Cea mai generala caracterizare

a proprietatilor electrice ale organismului uman se bazeaza pe comportarea acestuia ca un corp

bun conducator de electricitate.

Masina electrostatica Otto Guericke este primul

instrument de producere de electricitate statica.

In contact cu un corp incarcat electrostatic,

corpul omenesc preia sarcini electrice – se

observa ca firele de par incarcate cu sarcini de

acelasi fel se resping.

Butelia Leyda este primul dispozitiv de

stocare a sarcinii electrice, care sta la baza

condensatorului electric de astazi. Corpul

omenesc poate stoca sarcini electrice pe care

le poate descarca la fel ca un condensator.

Corpul uman este un conductor electric de ordinul doi, neomogen si anizotrop (prezinta

proprietati fizice diferite in functie de directia de actiune a stimulilor externi).

Materiale conductoare de ordinul I - prezintă o conductibilitate de natură electronică,

rezistivitatea lor crește odată cu creșterea temperaturii, iar sub acțiunea curentului electric ele

nu suferă modificări de structură. Materialele conductoare de ordinul I sunt metale în stare solidă

și lichidă. Dacă luăm în considerare valoarea conductivității lor, materialele conductoare de

ordinul I se pot împărți în:

--materiale de mare conductivitate, cum sunt: Ag, Cu, Al, Fe, Zn, PB, Sn etc.

--materiale de mare rezistivitate, care sunt formate de obicei din aliaje și se utilizează pentru

rezistențe electrice, elemente de încălzire electrică, instrumente de măsură etc.

Materiale conductoare de ordinul II - prezintă o conductibilitatea de natură ionică,

rezistivitatea lor scade odată cu creșterea temperaturii, iar sub acțiunea curentului electric ele

suferă transformări chimice. Din categoria materialelor conductoare de ordinul II fac parte

sărurile în stare solidă sau lichidă, soluțiile bazice sau acide, soluțiile de săruri (deci toți

electroliții).

Pe de alta parte, practicarea de catre medicii chinezi din antichitate a acupuncturii la

nivelul anumior puncte si trasee localizate pe suprafata pielii, a fost explicata in epoca

contemporana, pe baza valorilor potentialului electric si a rezistentei electrice, care difera in

acele puncte de acupunctura in comparatie cu zonele neutre ale pielii.

Cauza primordiala a proprietatilor electrice ale tesuturilor poate fi considerata incarcarea

electrica diferita a fetelor membranelor celulare, precum si evidentierea fenomenelor de

bioelectrogeneza. Aceste fenomene sunt localizate la nivel membranar si apartin organizarii

celulare specifice viului.

Numeroase explorari electrofiziologice ale invelisului cutanat au dus la construirea unui

model de reprezentare sub forma de circuit echivalent (schema Freiberger).

Fig 1 Circuitul electric echivalent aplicat unei celule

Conform acestui model de circuit, la impedanta structurilor interne se adauga

impedantele zonelor de intrare si de iesire ale curentului electric.

Analiza fenomenului de propagare a curentului electric in interiorul organismului, a aratat

ca rezistenta electrica este reprezentata de suma rezistentelor de trecere a ionilor prin

membranele cuprinse in circuit.

Impedanta structurilor interne ale pielii (epiderm, derm) este de ordinul ohmilor, fiind

considerabil redusa fata de conductanta ionica din organism. Proprietatile de izolator ale

structurilor superficiale ale epidermului si ale sistemului de membrane ale dermo-epidermului si

stratului bazal al glandelor sudoripare, fac ca rezistenta electrica a invelisului cutanat sa atinga

zeci si sute de ohmi.

Totusi s-a observant ca impedanta electrica a invelisului cutanat nu are o valoare

constanta; ea variaza in timp, din cauze fiziologice, dar si de la o regiune anatomica la alta.

Studiile au aratat ca variatiile impedantei electrice a pielii are mai multe cauze:

- activitatea glandelor sudoripare, ce modifica continutul de apa si electroliti de la

suprafata pielii;

- depolarizarea electrica a zonelor interglandulare corespunzatoare terminatiilor

efectoare ale unor nervi vegetativi;

- activitatea psihica care controleaza si secretia sudoripara si mecanismele

neurovegetative.

Astfel ca suprafata externa a invelisului cutanat a organismului uman prezinta o larga

varietate de zone cu impedante electrice diferite, care sunt controlate prin mecanisme

neurofunctionale.

2. Schema electrica echivalenta a pielii propusa de Edelberg

Aceasta reprezentare se bazeaza pe asa numitele unitati electrodermale alcatuite din

glandele sudoripare si portiuni din membrana dermo-epidermica, care sunt inervate de o singura

fibra nervoasa simpatica aferenta. Conform schemei rezistenta electrica dermo-epidermala apare

alimentata de o sursa de tensiune electromotoare rezultata din dispunerea in serie si in paralel a

mai multor surse de tensiune

Fig 2 Schema electrica echivalenta a pielii propusa de Edelberg si o sectiune de piele.

:

i) Sursa dermo-epidermica este datorata gradientului de potential dintre mediul

electric biologic si mediul electric de la suprafata invelisului cutanat;

ii) Sursa secretorie sudorala, este determinata de secretia lenta bazala sau de secretia

stimulata nervos in timpul reflexelor electrodermale; ca si sursa dermo-

epidermica, ea este polarizata negativ in interiorul organismului si pozitiv in

exterior;

iii) Sursa secreto-motorie este generata de aparatul mioepitelial periglandular ce

participa la expulzarea lichidului sudoral glandular; este o sursa temporala si de

joasa frecventa (2-6 Hz) ce se sumeaza partial cu unda de tensiune ce realizeaza

efectul;

iv) Sursa de tensiune rezultata din gradientul de concentratie electrolitica dintre

lichidul sudoral si lichidul de suprafata, mai bogat in cationi ramasi din

evaporarea apei sudorale;

v) Sursa de resorbtie sudorala, orientata invers fata de primele doua si generata de

resorbtia partiala a lichidului sudoral; este o sursa continua de valoare mica,

careia i-a fost atribuita deflexia negativa a reflexului electrodermal al palmei

(studiat de Loyd);

vi) Surse electrice de suprafata care apar datorita dipolilor electrici de suprafata

generati prin conexiuni tranzitorii intre zone cu activitate electrica diferita; sunt

dificil de caracterizat caci sufera numeroase schimbari legate de dinamica

fiziologica a organismului; au si caracter de surse de curent continuu, daca sunt

privite ca rezultatul activitatii electrodermale lente dar si de surse de curent

alternativ de joasa frecventa (10 Hz) daca se considera ca sunt reflectarea, la

suprafata pielii, a activitatii electrice generate de organele interne.

3. Activitatea electrodermala

Mecanismul aparitiei reflexelor electrodermale a fost studiat in cadrul a numeroase

cercetari de electrofiziologie care au demonstrat participarea unor centri nervosi din creierul

mijlociu, dar si ai unor arii vegetative corticale.

In esenta este vorba de o expulzie sudorala ce apare pe principalele zone de schimb

electric ale organismului uman: palmele, capul etc. Rezistenta electrica masurata la nivelul pielii

capului inregistreaza valorile cele mai scazute in comparatie cu media valorilor de impedanta

masurate pe suprafata corpului. Interpretarea semnificatiei acestor reflexe se leaga de starile

fiziologice cu caracter neobisnuit care duc la reactii vegetative complexe de alerta: cresterea

tensiunii arteriale, vasoconstrictia, cresterea ritmului cardiac etc sau de autostimuli ce apar in

procesele psihice ce anticipeaza posibile agresiuni etc.

Fig3 Traseul influxului nervos

Primele observatii asupra modificarii activitatii electrodermale in conditii patologice au

fost efectuate de C. Richter si scoala de psihofiziologie din Baltimore prin asa-numita tehnica

dermometrica (masurarea rezistentelor electrice de suprafata). Aceste observatii au fost corelate

cu leziuni centrale sau periferice ale cailor nervoase ce realizeaza controlul electrodermal.

Punctele electrodermice corespunzatoare zonelor sensibile utilizate in acupunctura sunt zone de

mica suprafata si de minima rezistenta electrica (mai putin de 80 kΩ). Inregistrarea potentialului

electric la nivelul punctului central al unei astfel de zone, fata de zonele invecinate, arata valori

mult mai mici fata de tegumentul indiferent (in medie 6 mV) .In unele sindroame patologice se

constata aparitia a numeroase puncte electrodermice suplimentare in unele zone ale corpului. In

sindroamele disfunctionale se constata mici variatii in timp ale pozitiilor punctelor

electrodermale si ale suprafetelor lor, deci ale valorilor parametrilor electrici.

MODUL DE LUCRU

Se conecteaza sursa de alimentare electrica a dispozitivului de masura;

Se aleg cativa subiecti asupra carora se vor efectua determinarile luand in

considerare o aceeasi zona a corpului: palma, fruntea etc., pentru care se cunoaste

cu aproximatie pozitia unuia sau mai mulor puncte electrodermice din literatura

de specialitate (sau prin testarea din aproape in aproape);

La nivelul zonei dermale considerate se efectueaza determinari succesive ale

parametrului electric ales in locul presupus ca fiind un punct electrodermic; se

urmareste ca de fiecare data contactul electrod-piele sa se realizeze pe cat posibil

sub aceeasi presiune si pe aceeasi suprafata efectiva;

Se noteaza valorile care apar net diferite de majoritatea datelor inregistrate,

restrangandu-se treptat zona susceptibila de a fi un punct electrodermic; se

marcheaza aceasta zona;

Se urmareste ca la fiecare subiect, masuratorile sa dureze aproximativ acelasi

interval de timp;

Se stimuleaza o slaba secretie sudorala (de exemplu prin cresterea controlata a

temperaturii ambientale) si se reiau masuratorile cu aceleasi precautii. Se noteaza

noile pozitii si noile valori numerice corespunzatoare zonelor tegumentare

identificate anterior ca puncte electrodermale.

Se urmareste stabilirea unui traseu electrodermal prin identificarea catorva puncte

electrodermice unite prin alte puncte, in care parametrul electric ales (potential

sau rezistenta) are valori mai deosebite de ale tegumentului “neutru” dar diferite si

de cele ale punctelor principale;

Se urmareste variatia acestui traseu (pozitii si valori numerice) fata de o aceeasi

variatie externa de temperatura.

TABEL CU DATE EXPERIMENTALE

Potentialul electric local (mV)

Punctul electrodermic nr. 1

Punctul electrodermic nr. 2

Punctul electrodermic nr. 3

Punctul electrodermic nr. 4

INTREBARI

1. Cum variaza impedanta locala a invelisului cutanat si care sunt factorii de care

depinde?

2. Enumerati cateva din sursele de tensiune electromotoare care apar in modelarea

fenomenologica a activitatii electrice a invelisului cutanat?

3. Ce se intelege prin puncte electrodermale?

4. Ce stiti despre meridianele energetice ale orgnismului uman?