La electrofisiología computarizada es [1] una nueva dirección científica interdisciplinaria que surgió a principios de los años 90 [2] , asociada con la creación e implementación de modernas herramientas, métodos y técnicas de medición e informática que permiten la automatización integral de todas las etapas del estudio, a saber:
De hecho, esta dirección es una nueva metodología para estudios electrofisiológicos automatizados, que en este sentido tiene tres características diferenciales fundamentales:
Estas características son características de solo un número muy pequeño de áreas de conocimiento que están inextricablemente vinculadas con la realización de experimentos activos. Por lo tanto, en un sentido similar, no sería correcto hablar de “ astronomía computarizada ”, “ geología computarizada ”, “ botánica computarizada ”, “ zoología computarizada”, “ citología computarizada ”, etc.
Ampliando la definición de electrofisiologíaDebe tenerse en cuenta que desde la época de Galvani , la tecnología de medición ha progresado significativamente, lo que requiere una expansión correspondiente de la comprensión clásica de la electrofisiología. Como saben, Galvani definió la electrofisiología como el campo del "estudio de los potenciales eléctricos de los tejidos vivos". A mediados del siglo XX. a esto se agregó "el estudio de la acción de la electricidad sobre los procesos vivos y las propiedades físicas del tejido vivo como conductor de la electricidad". El desarrollo moderno de la tecnología de medición requiere la expansión del concepto de electrofisiología, y no solo en relación con las fuentes de energía bioeléctrica, sino también con la extensión a todos los procesos fisiológicos accesibles a la medición eléctrica indirecta o transformada: impedancia- , tenso- , aero - , hidro- , dinamo- , etc. p.-metría. La segunda razón importante de esto es el uso generalizado en los estudios modernos del registro conjunto y el análisis de varios indicadores fisiológicos ( poligrafía ). Y finalmente, la tercera razón de peso es el uso de los mismos métodos matemáticos y formas de presentación de resultados para el análisis de diferentes indicadores, estando disponibles en el mismo paquete de software integrado .
En este sentido, la dirección en consideración, al ser sustancialmente interdisciplinaria y científicamente intensiva (como muchas otras direcciones modernas similares), une no solo varias áreas tradicionales de conocimiento, sino que también tiene una cierta jerarquía de temas de su investigación, métodos utilizados y final. resultados en dos niveles interrelacionados: el primer nivel puede llamarse metodológico, y el segundo nivel - fisiológico .
| Un objeto | Investigador | Métodos | resultados | |
|---|---|---|---|---|
| Nivel A | electrofisiología | Analizador de sistemas | Matemáticas, circuitos,
programación, ergonomía... |
herramientas y tecnicas informaticas |
| Nivel B | Procesos fisiológicos | Fisiólogo | métodos fisiológicos | Modelos y técnicas biológicas |
En su nivel inicial superior (o metanivel), el tema de investigación es la electrofisiología en sí misma, potencialmente con todas las declaraciones de problemas utilizadas en ella, esquemas experimentales, métodos y técnicas (que actúan como datos iniciales), así como con la actividad de un electrofisiólogo. en ella, como un ser sujeto a la acción de factores biológicos, fisiológicos, psicológicos, metodológicos, instrumentales, etc. restricciones
El principal método de estudio de la actividad es el análisis del sistema , que también debe aclararse en un marco de tiempo, como un proceso:
1) recopilación y acumulación de datos iniciales;
2) su clasificación y sistematización;
3) generalización con la formación de representaciones modelo, es decir identificación y análisis de los componentes principales y auxiliares y las relaciones entre ellos.
Los especialistas que trabajan en este nivel se ven obligados a involucrar toda una gama de conocimientos profesionales: matemáticas , análisis de sistemas, programación , circuitos electrónicos , ergonomía , fisiología , psicología , didáctica , etc.
El objetivo del trabajo es crear las herramientas informáticas y metodológicas más completas y adecuadas para la resolución de sus tareas profesionales por parte de un electrofisiólogo-investigador. Por tanto, la eficacia del trabajo y los resultados aquí obtenidos determina la eficacia y calidad final de la investigación fisiológica, incluidos los recursos intelectuales, económicos y de tiempo necesarios para su realización.
Nivel B.El segundo nivel básico tiene su propio tema de estudio tradicional: los procesos fisiológicos medidos eléctricamente. En este nivel trabajan los fisiólogos profesionales, quienes, a partir de herramientas y métodos informáticos creados en el nivel A, construyen métodos de investigación electrofisiológicos reales, y en base a ellos reciben resultados científicos específicos en su área de conocimiento. Los nuevos métodos y planteamientos de problemas creados aquí dan un impulso adicional a la mejora de las herramientas y métodos informáticos, reanudando así el ciclo global de investigación. Cabe destacar que estas dos categorías de especialistas, para optimizar los resultados de sus actividades, deben interactuar durante mucho tiempo y de la manera más cercana posible, compartiendo experiencias, discutiendo problemas, fijando tareas, métodos y medios. Al mismo tiempo, hay muchos ejemplos de investigadores que trabajan efectivamente en un grado u otro en ambos niveles distinguidos.
El campo de las aplicaciones informáticas de orientación científica, al que pertenece la electrofisiología, se diferencia fundamentalmente de muchos otros por una serie de características:
En 1997, se formaron ideas modelo sobre la organización y el contenido de la actividad profesional de un electrofisiólogo, que incluyeron siete etapas sucesivas:
1. Modelo del objeto.
En el nivel superior, se formulan ideas modelo teóricas sobre la organización y los mecanismos impulsores del objeto, proceso o fenómeno biológico en estudio. Por lo general, estas ideas se dan inicialmente, habiendo sido formadas por los resultados del trabajo de generaciones anteriores de investigadores, y la tarea es complementarlas o refinarlas parcialmente. La creación de un modelo fundamentalmente nuevo o una reconstrucción radical de uno existente es un evento científico excepcional y excepcional.
2. Planificación.
Para verificar o refinar las representaciones de modelos individuales, se formulan las tareas de un estudio específico, se selecciona uno de los existentes o se construye una nueva metodología de investigación y, sobre esta base, se desarrolla un esquema experimental, es decir. secuencia de acciones y eventos que tienen lugar y tiempo para ocurrir en un experimento.
3. Soporte técnico.
Para implementar el esquema experimental, se diseña un ambiente o instalación experimental. Se completa con los aparatos y equipos adecuados, se configura y se organiza su funcionamiento integral. Se está creando un software especial para controlar el equipo y analizar los resultados obtenidos. En la era anterior a la computadora, esta etapa podría prolongarse durante muchos meses e incluso años.
4. Realización de investigaciones.
En el montaje experimental se realizan sobre el sujeto (animal u objeto biológico) una serie de experimentos de ensayo, control y test con registro y registro de bioseñales, con estimulación, realización de pruebas fisiológicas, etc. La repetición cíclica de experimentos para la acumulación de estadísticas representativas en el esquema en consideración puede llevar bastante tiempo. Muy a menudo, las deficiencias identificadas en esta etapa hacen necesario volver a la etapa de soporte técnico para corregir la configuración experimental o reprogramar parcialmente. Esta etapa es decisiva para todo el estudio posterior, ya que es aquí donde las bioseñales de la calidad y estructura requeridas pueden y deben ser registradas y almacenadas en un medio magnético en forma de archivos de archivo. Cada uno de estos archivos puede incluir uno o varios registros de tamaño fijo o variable, realizados en un número dado de canales con intervalos de tiempo mínimos o largos entre ellos. Para facilitar el procesamiento o la visualización, cada registro puede dividirse lógicamente posteriormente en épocas de un tamaño seleccionado con intervalos entre épocas o superposiciones.
5. Estudio visual .
El registro requerido se busca en el archivo y se extrae para su estudio y análisis. Los registros recibidos de bioseñales se revisan, se editan para eliminar artefactos y seleccionar áreas para su posterior análisis computacional con la realización de transformaciones especiales, así como otras operaciones auxiliares. Muy a menudo, el análisis visual también es una de las formas más efectivas de formar conclusiones tanto preliminares como finales, y el análisis computacional posterior juega un papel puramente auxiliar. A menudo, las deficiencias identificadas en esa etapa también nos obligan a repetir los experimentos o incluso volver a su replanificación.
6. Análisis computacional .
Dependiendo del tipo de bioindicador se utiliza uno u otro método de análisis computacional, cuyos resultados se presentan en forma digital, verbal o gráfica, aquí también se documenta el estudio, consistente en imprimir resultados numéricos y gráficos, fragmentos indicativos de registros , así como la formación de una descripción verbal preliminar y conclusiones.
7.Análisis inteligente.
Esta etapa implica una comprensión creativa de los resultados del estudio y la formulación de conclusiones. Puede tener una duración tanto corta como muy larga asociada a la adecuación de ideas modelo, discusiones, redacción de artículos, monografías, elaboración de disertaciones, paso a otros temas, etc.
| Indicadores electrofisiológicos | ||
|---|---|---|
| medición directa | Medición indirecta | Medición transformadora |
| EEG, EP, ECG, EOG, EMG | ERG, KGR | FKG, juego de rol, SG, POG |
1) Los indicadores bioeléctricos de medición directa son potenciales eléctricos cambiantes generados por diversas formaciones en el sistema nervioso central y periférico:
2) Los indicadores de medición eléctrica indirecta se expresan en un cambio en la resistencia eléctrica de las áreas de la piel y el cuerpo humano, para cuya medición es necesario pasar corriente adicionalmente a través del órgano en estudio:
3) Los indicadores de medida de conversión reflejan varios procesos de origen mecánico, bioquímico o biofísico y requieren una conversión previa en un cambio de corriente o voltaje eléctrico por medio de sensores especializados:
Aunque los métodos y medios de análisis computacional utilizados para el diagnóstico funcional difieren significativamente según el campo de estudio, se pueden distinguir cuatro grupos principales entre ellos en orden decreciente de complejidad computacional, para lo cual usamos los siguientes términos: espectral-analítico, estructural- analítico, estructural-computacional y estructural-clasificador . Como resultado surge una clasificación de secciones de la electrofisiología computarizada, en la que se distinguen cuatro áreas de investigación (en orden de complejidad analítica decreciente): estudios del cerebro, sistema cardiovascular, pulmones y otros órganos y sistemas del cuerpo.