Elektrické vlastnosti tkání a orgánů člověka se studují ze dvou hledisek: pasivní (tj. chování orgánů a tkání v elektrickém poli) a aktivní elektrické vlastnosti (jevy, které vznikají při činnosti např. srdce, mozku apod.).
Pasivní elektrické vlastnosti
Protože většina tekutin živého organismu obsahuje částice nesoucí elektrický náboj, je každý živý organismus schopen vést elektrický proud. Většinou se účinky elektrického proudu projevují přesunem elektrického náboje v molekule a tím i změnou uspořádání orientace dipólových molekul (většina molekul živých organismů má vlastnosti elektrického dipólu). Elektrický proud prochází v těle různými prostředími – mimobuněčným prostředím, buněčnými membránami, strukturami uvnitř buňky apod. Každé toto prostředí má jinou měrnou vodivost v závislosti na frekvenci střídavého proudu, ale také na stavu tkání. U frekvencí nízkých (do 100 Hz) se se zvyšující frekvencí dráždivý účinek zvyšuje, naopak u vyšších frekvencí klesá a kolem 10 000 Hz se přestává projevovat. Střídavý proud o frekvenci vyšší než 100 000 Hz už nemá žádné dráždivé účinky, pouze tepelné (ty se využívají k léčebnému ohřevu tkání, i hloubkovému). K podráždění elektrickým proudem dochází až při dosažení tzv. prahové velikosti proudu (dojde ke stahu), který působí po určitou dobu. Se snižováním protékajícího proudu narůstá doba, po kterou musí proud působit, aby došlo k vyvolání podráždění a ke vzruchu.
K diagnostickým a terapeutickým účelům se používá střídavý proud o frekvenci od 1 Hz do několika kHz, nejčastěji obdélníkového nebo trojúhelníkového průběhu. Délka impulsu se pohybuje od několika mikrosekund až po stovky milisekund. Důležitý je dobrý kontakt elektrody s drážděnou tkání. Mezi stimulátory se střídavým proudem patří například kardiostimulátory, defibrilátory, elektrošoky, neurostimulátory apod. Jestliže u srdce nedojde k pravidelným kontrakcím svaloviny komor, tj. srdce přestane fungovat jako pumpa, dojde k zpomalení nebo zastavení krevního oběhu, je nejefektivnější metodou obnovení srdeční činnosti defibrilace. Defibrilátor dává impulsy o velké energii (300 – 400 J, frekvence 5 – 6 kV, doba 5 – 8 ms) a slouží k obnově srdeční akce při její zástavě. Aplikuje se buď přes hrudní stěnu nebo přímo na povrch srdce při otevřeném hrudníku.
Poloha elektrod při použití defibrilátoru.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.
Aktivní elektrické vlastnosti
Činností vzrušivé tkáně (nervové a svalové) vznikají elektrické projevy, tzv. akční potenciály. Ty vznikají tak, že přes buněčnou stěnu prostupují ionty. Znamená to, že přes ni protéká elektrický proud. Takové podráždění vyvolá koncentrační rozdíly sodných a draselných iontů na vnitřní a vnější straně membrány a změní se tak napětí na buněčné membráně. Řada těchto projevů je charakteristická pro daný jev a při nemoci se mění. Jejich sledování je proto významnou diagnostickou pomůckou. Mezi důležité bioelektrické potenciály patří činnosti svalů, srdce, mozku, sítnice, dělohy při porodu nebo třeba stěny žaludku. Velikost naměřených bioelektrických potenciálů se pohybuje v rozmezí od 10-6 do 10-2 V, je proto nutné je vhodným způsobem zesílit.
Záznam činnosti svalů se nazývá elektromyogram (EMG). Sval v klidu nevykazuje žádnou elektrickou aktivitu.
Elektrické proudy v mozku registruje elektroencefalograf. Elektroencefalogram (EEG) je záznam elektrických projevů činnosti mozku, které jsou snímané z povrchu hlavy systémem několika elektrod. Rytmus a tvar akčních potenciálů mozku není pravidelný, druh rytmu EEG závisí např. na věku, spánku, bdění nebo zdravotním stavu. Mezi základní typy elektroencefalografických vln jsou vlny alfa (frekvence cca 12 Hz), beta, theta a delta. Vlny alfa jsou charakteristické pro duševní a tělesný klid. Vlny beta představují rytmus zdravého člověka v bdělém stavu. Vlny theta se objevují jen u dětí. Vlny delta se projevují v průběhu hlubokého spánku. Pokud se projeví během bdění, pak ukazují na možnou nemoc.
Elektroencefalograf spícího člověka.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Bioelektrická aktivita sítnice probíhá jen v části osvětlené. Podráždění čípků sítnice se projevuje jako negativní potenciály, podráždění tyčinek jako pozitivní potenciály. Záznam elektrické aktivity sítnice se označuje jako elektroretinogram (ERG).
