Для вивчення електронних явищ, що відбуваються на поверхні шкіри під дією зовнішніх і внутрішніх чинників, використовують два основних методи дослідження: екстрацелюлярне та інтрацелюлярне.
Екстрацелюлярне дослідження електричної активності шкіри здійснюється за допомогою приладу, який називається електроенцефалограф (ЕЕГ), який реєструє електроенцефалограму (ЕЕГ). ЕЕГ відображає сумарну біоелектричну активність нейронів і є важливим методом у діагностиці та моніторингу епілепсії, порушень сну та інших неврологічних захворювань.
Електроди ЕЕГ розміщуються на поверхні шкіри голови за певною схемою, щоб реєструвати локальні зміни електричного поля, що створюється нервовими клітинами. Цей метод неінвазивний і не шкодить пацієнту. Однак, він не дозволяє реєструвати електричні сигнали від окремих клітин.
Інтрацелюлярне дослідження електричної активності шкіри проводиться за допомогою спеціального електрода, який вводиться безпосередньо в клітину. Цей метод дозволяє отримати детальну інформацію про електричні властивості клітини, такі як мембранний потенціал, струми та інші біофізичні параметри.
Для виконання інтрацелюлярного дослідження використовують різні типи електродів, зокрема скляні та металеві мікроелектроди, а також новітні вуглецеві наноелектроди. Ці електроди вводяться в клітину за допомогою мікроманіпуляторів або інших спеціалізованих пристроїв.
Метод інтрацелюлярного запису дозволяє досліджувати електричні властивості клітин та їхні реакції на зовнішні стимули, що дає важливу інформацію про функціонування нервової системи, м'язів та інших збудливих тканин. Однак цей метод інвазивний і вимагає високого рівня технічної майстерності.
Вибір методу дослідження електричної активності шкіри залежить від конкретних задач дослідження. Якщо необхідно отримати загальну картину електричної активності мозку або шкіри або діагностувати певні неврологічні захворювання, використовується екстрацелюлярний метод (ЕЕГ). Якщо необхідно отримати детальну інформацію про електричні характеристики окремих клітин, використовують інтрацелюлярний метод.
Обидва методи мають свої переваги та недоліки і використовуються дослідниками в різних областях біології та медицини для отримання інформації про електричну активність шкіри та її роль у різних фізіологічних процесах.
Методи дослідження електричної активності шкіри
Дослідження електричної активності шкіри (ЕАШ) дає цінну інформацію про психофізіологічний стан людини. Два основні методи ЕАШ відрізняються принципом вимірювання сигналів:
Гальванічна шкіра (GSR)
GSR вимірює зміни електричного опору (провідності) шкіри, які виникають у відповідь на емоційну активацію або стимуляцію. Збільшення емоційної активації призводить до зменшення опору шкіри, викликаючи тим самим підвищення GSR.
Для вимірювання GSR електроди розміщують на долоні, пальцях або ступнях, створюючи невелику електричну напругу між ними. Зміни опору шкіри визначають потік електричного струму між електродами.
Електроенцефалографія шкіри (SC-EEG)
SC-EEG вимірює коливання електричних потенціалів на поверхні шкіри, які відображають електричну активність мозку. Хоча SC-EEG не надає прямої інформації про активність мозку, вона може виявити зв'язані з ним сигнали.
Вимірювання SC-EEG проводяться за допомогою електроенцефалографа (ЕЕГ), електроди якого розміщуються на лобі, скронях або шиї. Сигнали записуються і аналізуються з використанням ЕЕГ-системи.
Відмінності
Основна відмінність між GSR і SC-EEG полягає в тому, що GSR вимірює зміни електричного опору шкіри, тоді як SC-EEG вимірює коливання електричних потенціалів.
Інші відмінності включають:
- Локалізація: GSR вимірюється на долонях, пальцях або ступнях, тоді як SC-EEG вимірюється на голові.
- Частота сигналу: GSR вимірює відносно повільні зміни (жодна десята або сота частка секунди), тоді як SC-EEG вимірює більш швидкі коливання (мілісекунди).
- Глибина джерела сигналу: GSR відбиває поверхневу електричну активність, тоді як SC-EEG може виявляти сигнали з глибших джерел.
- Інтерпретація: GSR зазвичай асоціюється з емоційною активацією, тоді як SC-EEG може відображати ширший спектр нейрофізіологічних процесів.
Вибір методу
Вибір відповідного методу ЕАШ залежить від конкретної мети дослідження. GSR підходить для вимірювання психофізіологічних реакцій, пов'язаних з емоційною активацією, тоді як SC-EEG більш підходить для виявлення нейрофізіологічних сигналів, пов'язаних з когнітивними процесами або станами мозку.
Обидва методи ЕАШ є неінвазивними, зручними для застосування та можуть використовуватися в різних дослідницьких і клінічних контекстах.
Думки експертів
Відмінності двох основних способів дослідження електричної активності шкіри
Автор: Доктор Емма Нільсен, професор дерматології
Електрична активність шкіри (САШ) є цінним інструментом для оцінки функції шкіри та діагностики різних шкірних захворювань. Існують два основних методи дослідження САШ: електроопір та іонтофорез.
Електроопір
Електроопір – це опір проходженню електричного струму через шкіру. Цей метод вимірює опір між двома електродами, які розміщуються на поверхні шкіри. Високий опір вказує на сухість та пошкодження шкіри, тоді як низький опір свідчить про зволоження та здорову шкіру. Електроопір є простим та неінвазивним методом, який широко використовується для оцінки сухості, зволоження та інших станів шкіри.
Іонтофорез
Іонтофорез – це метод доставки ліків до шкіри за допомогою електричного струму. Цей метод використовує електричний струм для створення тимчасових пор у шкірі, дозволяючи лікам проникати глибше. Іонтофорез часто використовується для лікування гіпергідрозу (надмірне потовиділення) та інших станів шкіри.
Відмінності
Основна відмінність між електроопором та іонтофорезом полягає в їх призначенні. Електроопір використовується для оцінки електричної активності шкіри, тоді як іонтофорез використовується для доставки ліків. Інші відмінності включають:
- Метод: Електроопір вимірює опір, тоді як іонтофорез використовує електричний струм для переміщення ліків.
- Ціль: Електроопір оцінює стан шкіри, тоді як іонтофорез лікує шкірні захворювання.
- Інвазивність: Електроопір неінвазивний, тоді як іонтофорез може бути дещо інвазивним, оскільки вимагає проникнення через шкіру.
- Лікування: Електроопір не використовується для лікування шкірних захворювань, тоді як іонтофорез часто використовується для лікування певних станів.
Електроопір та іонтофорез – це два важливих методи дослідження електричної активності шкіри. Електроопір використовується для оцінки стану шкіри, тоді як іонтофорез використовується для доставки ліків до шкіри. Вибір методу залежить від мети дослідження або лікування.
Відповіді на питання
Запитання 1: Які два основні методи дослідження електричної активності шкіри?
Відповідь: Два основні методи дослідження електричної активності шкіри — це гальванічна шкірна реакція (ГШР) та електродермальна активність (ЕДА).
Запитання 2: Як вимірюється ГШР та ЕДА?
Відповідь: ГШР вимірюється за допомогою електродів, розміщених на шкірі, які виявляють зміни в електричному опорі, викликані потовиділенням. ЕДА вимірюється за допомогою електродів, розміщених на шкірі, які виявляють зміни у провідності, викликані змінами іонної активності.
Запитання 3: Які фізіологічні процеси виявляються ГШР та ЕДА?
Відповідь: ГШР в основному відображає симпатичну нервову активність, яка пов'язана з реакцією "бийся або біжи", тоді як ЕДА відображає як симпатичну, так і парасимпатичну нервову активність.
Запитання 4: Як застосовуються ГШР та ЕДА у дослідженнях?
Відповідь: ГШР і ЕДА використовуються в різних галузях досліджень, включаючи психофізіологію, маркетинг і криміналістику. Вони допомагають дослідникам зрозуміти емоційні стани, виявити реакції на стимули та виміряти реакції на стрес або збудження.
Запитання 5: Які переваги та недоліки ГШР та ЕДА?
Відповідь: ГШР є простим і недорогим для вимірювання, але він більш чутливий до артефактів, таких як рух і зміни температури. ЕДА більш стійка до артефактів, але вона може бути менш чутлива до певних фізіологічних процесів. Вибір між ГШР і ЕДА залежить від конкретних цілей дослідження та вимог до даних.