La Bioelectricidad

 

¿Por qué se debe considerar el estudio de fenómenos electromagnéticos en organismos vivos como una disciplina independiente?

La razón principal es que los fenómenos bioeléctricos en la membrana celular constituyen funciones vitales de los organismos vivos. La célula utiliza el potencial (voltaje) de la membrana de varias maneras, por ejemplo, la rápida apertura de los canales de iones de sodio altera radicalmente el voltaje en una milésima de segundo. Las células del sistema nervioso se comunican entre sí por medio de este tipo de señales que viajan aceleradamente a lo largo de los procesos nerviosos.  De hecho, la vida misma comienza con un cambio de voltaje en la membrana, ya que a medida que el esperma se aproxima al óvulo para fecundarlo, los canales iónicos en este último se activan generando un cambio de voltaje, con lo que se evita el acceso de otros espermatozoides.

Los  fenómenos eléctricos son fácilmente medibles y, por lo tanto, este método es directo y viable, mientras que con otras modalidades como eventos bioquímicos y biofísicos, se requiere de transductores que conviertan el fenómeno en cuestión en una señal que se pueda medir. En contraste, los fenómenos eléctricos pueden medirse con el simple uso de electrodos y el campo magnético que generan puede ser fácilmente medido con un magnetómetro. Adicionalmente, a diferencia de otras variables biológicas, los eventos bioelectromagnéticos se pueden detectar en tiempo real con métodos no invasivos, ya que la información que generan se manifiesta inmediatamente a lo largo y ancho del conductor formado por el cuerpo.  

Su origen se puede estudiar aplicando la moderna teoría de fuentes de volumen y conductores de volumen, haciendo uso de la enorme capacidad de procesamiento de las computadoras modernas. (Los conceptos de “fuentes de volumen” y “conductores de volumen” se refieren a fuentes y conductores tridimensionales de grandes dimensiones en relación con la distancia desde donde se haga la medición. En contraparte, es posible introducir estímulos eléctricos temporal y espacialmente controlados con el fin de activar regiones paralizadas de los sistemas neurales o musculares del organismo.

La naturaleza eléctrica de los tejidos biológicos permite la transmisión de señales de dos categorías: información y control y, por lo tanto, es de fundamental importancia para la vida. La primera incluye ejemplos como la visión, la audición, el tacto, los cuales emplean transductores periféricos como el ojo, el oído, la piel, etc) y dan lugar a señales aferentes hacia el cerebro. 

En contraparte, las señales eferentes originadas en el cerebro generan contracciones voluntarias de los músculos para producir movimientos en las piernas, por ejemplo.  Y, finalmente, la homeostasis que involucra el control que se lleva a efecto, en parte, por señales eléctricas que afectan funciones fisiológicas esenciales tales como el ritmo cardíaco, la fuerza de la contracción cardiaca, etc.