EEGPor primera vez, los físicos han usado las Ecuaciones de Maxwell para determinar cómo los órganos producen señales bioeléctricas.

Los científicos han estado midiendo la actividad eléctrica en los órganos humanos desde hace más de 100 años. Hoy, la electrocardiografía, electroencefelografía y la electromiografía dan una notable visión de las enfermedades del corazón, cerebro y músculos respectivamente.

El problema es que nadie comprende realmente cómo están vinculadas estas señales macroscópicas con el estado microscópico del cuerpo. Esto hace que sea difícil interpretar las señales de otra forma que no sea ensayo y error. Lo que se necesita es un buen modelo teórico de cómo funcionan los procesos a nivel microscópico y que lleve a las medidas tomadas por el equipamiento moderno. Tal descripción debería llevar a una forma totalmente nueva de comprender los datos y qué tipo de enfermedades podrían detectar.

Ahora, Gunter Scharf de la Universidad de Zurich y un par de colegas proponen tal modelo. Su aproximación es calcular el tipo de densidades de carga y corriente que producen las células y hacer un promedio de células de un órgano específico. «De esta forma logramos una descripción de la actividad eléctrica del órgano a partir de su base», dice.

La idea clave que derivan es que la fuente principal de cualquier potencial medido está provocado por la separación de carga por las células en cuestión.

Esta idea abarca la diferencia clave entre materia viva e inerte. «En la materia inerte, la polarización se genera como una respuesta pasiva a un campo eléctrico externo aplicado; en la vida se puede producir activamente un momento de dipolo eléctrico activamente mediante procesos químicos», dicen Scharf y compañía.

Por ejemplo, los iones de sodio positivamente cargadas se sabe que se mueven dentro y fuera de las células mientras las proteínas cargadas negativamente permanecen en el interior. El efecto combinado de todos estos momentos dipolares promediados a lo largo de un órgano es lo que determina el potencial medido.

Lo que parece haber confundido a la gente en el pasado es que el movimiento de los iones también genera corriente. Scharf y sus colegas dicen que esta corriente no puede ser el origen del potencial medido debido a que tendería a disminuir cualquier potencial medido fuera del órgano.

Esto debería tener algunas implicaciones importantes para la forma en que se realizan las medidas bioeléctricas. Scharf y compañía calculan un ejemplo en el que determinan que una medida del potencial de la capa de tejido más interna en el corazón es una medida directa de la densidad dipolar del tejido. Eso hace que sea el mejor lugar para captar arritmias en el corazón, que es exactamente lo que han encontrado los especialistas de corazón usando las aproximaciones convencionales de ensayo y error.

La cuestión, desde luego, es qué hacer con este modelo. Si permite estudios teóricos más detallados que indiquen los mejores lugares para medir el comportamiento de músculos e incluso el cerebro, entonces los especialistas médicos podrían usarlos para tratamientos.

Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1006.3453: Electrophysiology Of Living Organs From First Principles

Fecha Original: 22 de junio de 2010
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