Bioelectricidad

La bioelectricidad engloba todos lo fenómenos eléctricos que se producen en los seres vivos.

Electricidad

La electricidad es un conjunto de fenómenos producidos por las interacciones y movimiento entre las cargas positivas y negativas, es una forma de energía. Origen del vocablo “electricidad”: el término (ἤλεκτρον) (elektron) “ámbar”  fue denominado por Tales de Mileto en el año 600 a.C., posteriormente en el año 1600 William Gilbert acuñó el término “electricus” en latín, que más tarde Sir Thomas Browne en el año 1646 transformaría en “electricidad”.
La electricidad que es un fenómeno de la naturaleza que existe desde el origen del mundo, consecuentemente, los antecedentes se centrarán en la historia de la relación del ser humano con la bioelectricidad y su continua evolución hasta el descubrimiento y desarrollo de la electrofisiología, neurofisiología y electroterapias.

Cronología de la relación del ser humano con la Bioelectricidad: Peces Eléctricos

La relación del ser humano con los peces eléctricos (electrophorus electricus) que generan electricidad por medio de órganos eléctricos especializados fue muy temprana. Los peces electrogénicos que producen fuertes descargas (más de 40 voltios) se dividen en:Peces torpedo (Torpedinidae) viven en agua salada y llegan a descargar hasta 200 V.
Peces gato (Malapteruridae), viven en aguas dulces del Nilo y sudamérica, su descarga puede superar los 300 V.
Anguilas eléctricas (Electrophoridae) de agua dulce de Suramérica, la descarga puede llegar a 500 V.

Prehistoria Egipcia

Periodo predinástico 3100 a.C.: en la paleta de Narmer aparece representado un pez gato eléctrico.

Figura 1: Paleta de Narmer. Fuente: https://www.siatours.com/es/paleta-de-narmer/

Antiguo Egipto

Dinastía V (2500-2350 a.C.): existen representaciones en tumbas de escenas de pesca en presencia de peces gato eléctricos que se consideraban protectores.<br />
Según la mitología egipcia un pez gato eléctrico se comió los órganos genitales de Osiris tras haber sido asesinado, descuartizado y arrojado al Nilo por Seth.<br />
Los médicos del Antiguo Egipto utilizaban descargas del pez torpedo para tratar dolores articulares.

Antigua Grecia

(1200 a.C.-146 a.C).

Tales de Mileto

Figura 2: Tales de Mileto. Fuente: obra Ernst Wallis, 1877 https://es.wikipedia.org/wiki/Tales_de_Mileto

Fue el primero de los siete sabios de Grecia y fundador de la escuela de Miletos. Se le considera el primer filósofo de la historia de la filosofía occidental, uno de sus principios de filosofía es que el agua es el primer principio “arjé” de todas las cosas.</p>
<p>Su gran curiosidad por explicar los fenómenos de la naturaleza le llevó a intentar explicar a partir de hipótesis y teorías fenómenos de la naturaleza, alejándose de la mitología y desarrollarse como de astrónomo, matemático y físico. Se le conoce como precursor de la ciencia moderna, los teoremas de mileto son una de sus aportaciones matemáticas más importantes.</p>
<p>Su relación con la electricidad es de gran importancia ya que a él le debemos dicho término. Tales de Mileto descubrió que al frotar el ámbar contra su vestimenta se adherían los hilos a su manto a este material, fue el primero en registrar el efecto triboeléctrico (fenómeno de electrificación por frotamiento). Tales denominó “elektron” al ámbar, término que posteriormente derivó a electricidad.</p>
<p>El descubrimiento de mineral “magnetita” también se le otorga a Tales de Mileto: observó que frotando el hierro a la “magnetita” éste adquiere propiedades magnéticas, el hierro se imantaba. Aunque no consiguió explicar correctamente el fenómeno magnético, él lo atribuía al “alma” de la “magnetita”, sus estudios dieron el nombre al fenómeno físico: magnetismo.

Hipócrates

Se le considera el fundador (padre) de la medicina. Fue el fundador de la escuela de medicina hipocrática de Cos, revolucionó el mundo de la medicina basándose en la ciencia experimental, rechazando las teorías supersticiosas y mitológicas. Afirmaba que la curación natural sería a través del reposo, dieta adecuada, aire fresco y limpieza corporal.
“Corpus hipocraticum” es la primera colección conocida de escritos médicos, son alrededor de cincuenta tratados de medicina que abarcan más de mil páginas con estilos y doctrinas diferentes. Fue redactado en su gran mayoría durante la formación de la escuela hipocrática y los autores de gran parte de los tratados son Hipócrates y sus discípulos formando parte de la biblioteca de la escuela de Cos, también hay también tratados de otros autores y de origen desconocido ya que posteriormente formó parte de la biblioteca de Alejandría y se fueron añadiendo textos. En uno de los tratados aparece el juramento hipocrático que trata de cuestiones éticas y deontológicas en la práctica de la medicina, es un juramento que con el paso de los años se ha actualizado y sigue vigente en el campo de la medicina.
En el tratado “On regimen” de Hipócrates se hace referencia al término “nake” refiriéndose al pez torpedo, mencionando los efectos adormecedores que produce. Se dio origen al término narcosis.

Aristóteles

Estudió en la academia de Platón. Fue uno de los filósofos griegos más importantes, es considerado padre fundador de la lógica. Uno de sus principales estudios fue la metafísica desarrollando una gran cantidad de obras dedicadas a este tema, la ética y política también fueron temas en los que centró su obra: uno de sus principales libros de ética y política es “ética a Nicómaco” , también desarrolló su conocimiento y teorías en otros campos: física, biología, astronomía, zoología y botánica.
Aristóteles describió en su obra “historia animalium” la forma en la que el pez eléctrico torpedo mediterráneo se oculta en el agua para atacar utilizando su electricidad mediante sus electroplacas adormeciendo a sus presas. Utilizó el pez torpedo como tratamiento de la gota colocándolos sobre la zona dolorosa, descubrió que las electroplacas del pez a través de las fibras nerviosas invierten la polaridad produciendo descargas eléctricas.

Otras menciones de la Bioelectricidad de la Época Griega

Durante toda la época griega los peces eléctricos llamaron la atención de filósofos, físicos, médicos, realizando menciones de su poder adormecedor y cualidades nutritivas en en tratados, poemas, rituales.
Platón (427 a.C.-347 a.C.): en un pasaje de su obra Menón, en el cual la menciona la capacidad de Sócrates de “electrificar” a su audiencia comparándola con el pez torpedo:
[…] torpedo marino que causa adormecimiento a todos los que se le aproximan y le tocan. Pienso que has producido el mismo efecto sobre mí, porque verdaderamente siento adormecidos mi espíritu y mi cuerpo, y no sé qué responderte […].
Teofrasto (371 a.C.-287 a.C.): notó que el pez torpedo podía enviar sus choques a través de bastones y arpones, entumeciendo a quienes los sostenían en sus manos

Imperio Romano

Durante el Imperio Romano se utilizaron extractos de peces torpedos y raya eléctricas en el ámbito farmacológico elaborando ungüentos, afrodisiacos, pócimas, etc.

Scribonius Largus

Scribonius Largus fue médico, incluso hay teorías que afirman que fue médico personal del emperador Claudio. Redactó un formulario de prescripciones “Compositiones medicae” donde se recomienda el uso del pez torpedo para el dolor de cabeza y gota.

Galeno

Claudio Galeno fue médico y filósofo griego en la época del Imperio Romano. Se le considera el “padre” de la farmacia y de la medicina deportiva. Estudioso de la obra de Hipócrates y Aristóteles siendo ambas doctrinas (hipocrática y aristotélica) una gran influencia en su propia obra. Las obras de Galeno ha sido durante más de 1500 años doctrina de referencia en el ámbito de la medicina. Describió siete pares de nervios craneales y su inervación con el cerebro o médula espinal.
Galeno utilizó peces eléctricos como terapia en el tratamiento de dolores traumatológicos. Fue el primero en hacer una descripción fisiológica del fenómeno “teoría frigorífica”, comparaba los efectos de los peces eléctricos sus efectos con la sensación de frío explicando el adormecimiento producido con los efectos de congelación.

Pez Eléctrico en otras partes del Mundo

El uso terapéutico de los peces eléctricos también se realizó en otras partes del mundo: los indios del Amazonas y Orinoco utilizaban las anguilas eléctricas para el tratamiento de la gota y tratamiento del dolor en el parto.
ABD AL-LATIF (1162-1231). Médico, historiador de Bagdad. Describió los efectos de las descargas del pez gato mencionando la sensación de frío, confirmando“el principio frigorífico” de Galeno.
En China se utilizaba el pez gato para el tratamiento de la ptosis palpebral.

Siglo XVI Y XVII: Revolución Científica

William Gilbert

Físico, médico y filósofo inglés, se le considera uno de los primeros físicos de la era moderna. Fue médico personal de la reina Elizabeth I y de su sucesor James I. Desarrolló teorías sobre el magnetismo y electrostática diferenciando los efectos producidos por la “magnetita” y la electricidad estática producida al frotar el ámbar.
En su obra “De magnete” del año 1600 introdujo el término en latín “electricus” a partir de los términos griegos (ἤλεκτρον) (elektron) “ámbar” acuñados previamente por Tales de Mileto; definiendo así la propiedad de atraer pequeños objetos después de haberlos frotado. Introdujo nuevos términos en el campo de la física: “fuerza eléctrica”, “atracción eléctrica”, “polo magnético”. Fue el primero en explicar el funcionamiento de la brújula magnética.

Thomas Browne

Médico y escritor inglés. En su obra de 1646 “pseudodoxia epidemica” aparece por primera vez el término “electricidad” en inglés. En sus obras también se introducen términos nuevos términos: alucinación, precario, inseguridad, literario; vocablos inicialmente en inglés fueron traducidos a otras lenguas.<br />

Stefano Lorenzini

Médico italiano, en 1678 describió el órgano eléctrico del pez torpedo (previamente descubierto por Marcelo Malpighi, llamándole “ampolla de Lorenzini” y dando por primera vez una explicación mecánica al mecanismo eléctrico del pez torpedo .

Siglos XVIII y XIX: Desarrollo experimental de la Electrofisiología

Botella de Leyden

En 1745 el científico alemán Ewald Jürgen Von Kleist descubrió fortuitamente durante un experimento que la electricidad electrostática se podía almacenar en una especie de recipiente. Posteriormente en 1746 el físico holandés Pieter van Musschenbroek realizó un experimento para comprobar si una botella llena de agua conservaba cargas eléctricas. La botella tenía un tapón atravesado por una varilla metálica con una esfera sumergida en el líquido, a la esfera de la varilla. Si a la varilla, con forma de gancho en su parte superior, se le acerca un conductor cargado eléctricamente, se observa que al separar el conductor se produce una descarga acercando la mano a la varilla. Este fenómeno es debido a la electricidad estática que se almacena en la botella. Se denomina botella de Leyden porque el experimento se realizó en Leyden. La botella permitía almacenar y transportar electricidad siendo la base de los actuales condensadores eléctricos.
Durante todo el siglo XVIII se comparan las descargas de los peces eléctricos con la electricidad de la botella de Leyden desarrollándose investigaciones sobre la electricidad animal. Destacan las investigaciones de Richer, Michel Adanson, Van der Lott, Edward Bancroft y John Hunter.

John Walsh

John Walsh fue un médico inglés, verificó que mientras tenía lugar la descarga del pez torpedo las dos caras de los órganos estaban en estados eléctricos opuestos. Walsh demostró la existencia de chispas luminosas provenientes de la descarga de la anguila eléctrica, considerándose el nacimiento de la electrofisiología y dando lugar años más tarde al establecimiento del principio fisiológico de que todo ser vivo produce su propia electricidad.
El descubrimiento de Walsh y la botella de Leyden dieron lugar a un desarrollo en el ámbito de la medicina de las electroterapias, utilizando la electricidad animal (peces eléctricos) o artificial (botella de Leyden).

Benjamin Franklin

Científico, político e inventor estadounidense utilizaba las terapias eléctricas de forma habitual para tratar parálisis y crisis convulsivas, se acuñó el término “franquinización” al uso terapéutico de la electricidad estática.

John Wesley

Clérigo anglicano inglés fundador del metodismo menciona en sus obras a la electroterapia como “la medicina más noble jamás conocida en el mundo”.

Franz Anton Mesmer

Médico alemán que propuso la teoría de que todos los seres vivos están constituidos por un “fluido magnético” lo que daría lugar a la influencia de los campos magnéticos. Trataba enfermedades con imanes y objetos imantados. La hipótesis de Mesmer fue bautizada como magnetismo o energía animal.

Luigi Galvani

Médico, filósofo y físico italiano. Fue profesor de anatomía en la universidad de Bolonia.
Galvani comenzó sus estudios con la botella de Leyden y máquinas electrostáticas que luego sustituyó por un arco bimetálico. Realizó experimentos con ranas y en 1786 descubrió que las ancas de las ranas muertas se contraen cuando sus nervios y la médula eran tocados por un arco formado por metales diferentes de forma simultánea. Con la experimentación de las señales nerviosas dio comienzo el desarrollo de una nueva ciencia: la neurofisiología.
La teoría de Galvani afirmaba que las células vivas del cerebro generaban electricidad que en contacto con un metal era liberada, generando la contracción muscular: la electricidad la generaba el propio organismo: “electricidad animal”, ( incluso después de la muerte). Comparaba los músculos de la rana con la botella de Leyden, cargados positivamente en el interior y negativamente en el exterior.

Sus investigaciones en electrofisiología se publicaron el 1791 en su obra “De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius” dando lugar a una importante controversia científica con Alessandro Volta, profesor de física de la universidad de Pavía.
Galbani desarrolló su brillante carrera profesional en la universidad de Bolonia desempeñando diferentes cargos, llegando a ser un científico de gran prestigio profesional.
En el año 1786 se produjo la entrada de las tropas napoleónicas en Bolonia produciéndose una serie de cambios políticos y compromisos con el nuevo régimen: se impone a los cargos públicos un juramento de lealtad a la República Cisalpina; Galbani por motivos religiosos y políticos rehúsa a realizar el juramento, fue perseguido políticamente y perdió su puesto como profesor universitario. Dos años más tarde, en 1798, Galbani Falleció en Bolonia.

Alessandro Volta

Nació en una familia noble italiana. Estudió ciencias y se convirtió en profesor de física.
Volta se quedó impresionado con los experimentos y resultados de Galbani relacionados con la “electricidad animal” y decidió comenzar su propia investigación sobre el tema.
Volta llegó a la conclusión que las contracciones musculares de la rana se producían por las corrientes eléctricas generadas por el contacto de dos metales diferentes sumergidos en una solución salina dando lugar a uno de los mayores debates en la ciencia.
La controversia Galvani-Volta generó un intenso debate entre los seguidores de Galvani que creían en la electricidad intrínseca animal y los seguidores del Volta que creían en la electricidad metálica. Ambas interpretaciones son ciertas y representan los dos aspectos del potencial de acción biológico: potencial de acción y fuente constante del potencial eléctrico.
En el año 1800, Volta presentó a la Royal London Society su “órgano eléctrico artificial” basado en el órgano eléctrico del torpedo. Estaba constituido por discos apilados de zinc y plata en un baño de solución salina, se podía producir corriente continúa y se podía variar el voltaje y la corriente. Fue la primera batería eléctrica y recibió el nombre de “pila voltaica”. Volta recibió el reconocimiento científico de la época y fue galardonado por Napoleón con la medalla de oro al mérito científico. En su honor se le llamó “voltio” a la unidad de potencial eléctrico del sistema internacional.

Corriente continua galvánica

Tras los descubrimientos de Galvani y Volta comenzaron las aplicaciones terapéuticas en medicina de la corriente continua galvánica, es el llamado periodo de Galvanización. Alexander Von Humboldt fue un destacado geólogo, explorador y naturalista alemán que realizó ensayos con la corriente galvánica llegando a la conclusión que Galvani había descubierto dos fenómenos no excluyentes entre ellos: la electricidad metálica y la electricidad animal.
Giovanni Aldini, discípulo y sobrino de Galvani, recorrió el mundo mostrando el efecto del galvanismo sobre las diferentes partes del cuerpo humano.
El doctor inglés La Beaume dedicó varios años al estudio del galvanismo y se denominaba a sí mismo como médico galvanista.

Michael Faraday

Figura 10: faraday en su laboratorio. Fuente: https://www.sciencehistory.org/historical-profile/michael-faraday

Físico-químico británico, recibió una educación muy básica, consecuencia del origen humilde de su familia, su interés por la ciencia le llevó a comenzar su carrera científica como ayudante del químico Humphry Davy convirtiéndose en uno de los científicos más importantes de la historia. La unidad de la capacidad eléctrica del Sistema Internacional se denomina Faraday en su honor.
Una de las mayores aportaciones químicas de faraday fue el descubrimiento del benceno.
En 1831,tras años de investigación y tomando como referencia los experimentos del químico Oersted, Faraday desarrolla y formula la ley inducción electromagnética (ley de Faraday), dando comienzo a un nuevo periodo en el desarrollo de las electroterapias en el que se comienza a utilizar la corrientes variables inducidas.

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<p><i>Figura 11: Estructura química del benceno. Fuente: <a href=”https://cienciadoc.wordpress.com/2011/05/03/teo-08-aromaticos/”> https://cienciadoc.wordpress.com/2011/05/03/teo-08-aromaticos/</a></i></p>
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Guillaume B.A. Duchenne

Figura 12: “Électro-Physiologie Photographique.” Duchenne. Fuente: https://www.invaluable.com/auction-lot/duchenne-de-boulogne-guillaume-1806-1875-elec-30-c-00f7cccd3b

Médico francés, pionero en el estudio de los trastornos musculares y nerviosos y en la aplicación de electroterapias de corriente inducida “corrientes farádicas” para su tratamiento. Prescribió la utilización de aplicaciones locales de corriente farádica para el tratamiento de atrofias y parálisis. Desarrolló las bases del electrodiagnóstico. Es denominado como “el padre de la electrofisiología”.
Duchenne determinó que si el músculo paralizado se contrae al aplicar una descarga eléctrica local, la causa de la parálisis estaba en el cerebro, por el contrario si el músculo no se contrae la lesión estaría en el músculo o nervio. Fue el primer científico en utilizar fotografías para ilustrar las enfermedades.
Duchenne estudió la fisiología del movimiento y lesiones periféricas publicando en 1855 “la fisiología del movimiento”, descubrió que el movimiento corporal requiere la acción coordinada de varios músculos. Descubrió nuevas entidades nosológicas y proporcionó explicaciones de otras. Centró sus estudios en diferentes tipos de parálisis describiendo la parálisis bulbar que hoy lleva su nombre. La obra científica de Duchenne es de gran importancia en el ámbito de la fisiología, electroterapia y fotografía.

Robert Remak

Neurólogo, fisiólogo y embriólogo polaco polaco con su obra ha contribuido al desarrollo de la electroterapia, embriología y neurología.
Remak se centró en el estudio del sistema nervioso simpático desde el punto de vista histológico y fisiológico siendo una de sus principales obras “Sobre el significado fisiológico del sistema nervioso orgánico, especialmente para hechos anatómicos”. Descubrió las células ganglionares en la aurícula derecha y las relaciona con el sistema nervioso simpático, denominándose actualmente “ganglio Remak”. Fue el primero en demostrar que la corteza cerebral consta de seis capas y descubrió la presencia de fibras finas en el interior de nervio.
A partir de 1956 desarrolló su práctica en el campo de la electroterapia tratando a sus pacientes con galvanoterapia, los pacientes tratados fueron principalmente afectados con enfermedades del cerebro y médula espinal. Remak al contrario que el resto de médicos que estimulaban el tejido muscular, para realizar una efectiva estimulación eléctrica determinó el punto donde los nervios penetran en los músculos estimulando las terminaciones nerviosas del músculo. Este nuevo método de electroterapia que dio lugar a disputas especialmente con Duchenne.
Remak construyó su propio aparato de electroterapia y lo denominó “aparato de Remak”.

Emil Du Bois- Reymond

Médico y fisiólogo alemán, es considerado el fundador de la electrofisiología moderna. Analizó experimentalmente el trabajo de Matteucci, profesor de física de Pisa (1811-1868), que a partir sus estudios en animales sobre la electricidad en un músculo lesionado llegó a la conclusión que existían dos tipos de corriente eléctrica: una en reposo en el músculo lesionado y otra que se produce durante la actividad muscular. Du Bois-Reymond fue crítico con la metodología y concepto de los experimentos de Matteucci repitiendo dichos experimentos y comprobando que la corriente eléctrica fluye en el músculo lesionado “corriente en reposo” la cual experimenta una disminución “variación negativa” o “corriente de acción del músculo” durante la excitación farádica (con corriente de inducción). El término negativo lo utilizó en el sentido algebraico (no eléctrico) para indicar que la corriente disminuye.</p>
<p>Du Bois-Reymond construyó un galvanómetro lo suficientemente sensible para medir los fenómenos eléctricos de los nervios observando en sus experimentos cambios parecidos a lo producidos en los músculos, fue el descubrimiento del impulso nervioso o potencial de acción.</p>
<p>Otra contribución de Emil Du Bois-Reymond a la electrofisiología es la ley de la estimulación eléctrica o ley de Du Bois-Reymond que establece que la estimulación efectiva con una corriente constante depende de la rapidez de su variación o variaciones en la unidad de tiempo y no de su intensidad.</p>
<p>Du Bois-Reymond declaró “he tenido el éxito en completar el sueño centenario de físicos y fisiólogos de demostrar la identidad entre principio nervioso y electricidad”.<br />

Heramnn Ludwing Ferdinand Von HelmHoltz

Médico, fisiólogo y físico alemán, colaborador de Emil Du Bois-Reymond que continuó sus investigaciones en electrofisiología. Trabajó con Johannes Müller investigando el origen de las fibras nerviosas derivadas de las células ganglionares. Los fisiólogos de la época creían que la función de los nervios er servir como base para la propagación del “espíritu animal” y que no se podía medir la velocidad de acción nerviosa ya que los tiempos eran infinitamente pequeños.
En 1850 Von Helmholtz presentó un estudio sobre la velocidad de conducción del potencial de acción en el nervio que puede considerarse el punto de partida de la neurofisiología y biofísica moderna. Logró medir la velocidad de propagación de la excitación en el nervio de una rana, colocó electrodos en diferentes partes del nervio y determinó que el tiempo necesario para que la excitación causada por una corriente eléctrica se propague del plexo sacro al nervio tibial es entre 25 y 43 ms. Es un resultado extraordinariamente preciso comparado con las mediciones actuales.

Siglo XX: Desarrollo experimental de la Neurofisiología

Santiago Ramón y Cajal

Fue médico y premio nobel, una de sus grandes aficiones fue el dibujo, dejando como parte de su legado manuales de anatomía y numerosas representaciones de histología ilustrados por él mismo; la literatura y la fotografía también fue una de sus pasiones aportando un importante legado fotográfico y grandes relatos literarios. Su compromiso político le acompañó durante toda su vida. Es considerado “el padre de la neurociencia moderna”.
Ramón y Cajal fue médico en la guerra de Cuba donde fue destinado a dirigir una de las enfermerías más aisladas y peligrosas: Villa Hermosa en Puerto Príncipe. Enfermó de paludismo y disentería, aunque se recuperó las secuelas de ambas enfermedades las arrastró toda su vida.
Santiago volvió a España procedente de la guerra de Cuba en 1875. En Zaragoza continuó con su estudio de la anatomía y terminó su doctorado. Montó su laboratorio de investigación con un microscopio y varios reactivos comenzando sus investigaciones en el campo de la microbiología e histología.
En 1888, Santiago Ramón y Cajal comienza el estudio del sistema nervioso mediante el método de tinción del cromato de plata Golgi que fue descubierto por el médico italiano Camillo Golgi (1844-1926) y descubrió la individualidad de la célula nerviosa y la transmisión del impulso por contacto. En aquel momento se creía que el sistema nervioso era una red difusa continua. Realizó ilustraciones de todas sus investigaciones: células ganglionares, neuronas piramidales, médula espinal, neuronas del cerebelo, etc.
Teoría de la polarización dinámica: Ramón y cajal abordó en sus investigaciones la dirección que toma el impulso nervioso descubriendo que toda neurona dispone de un órgano de recepción: dendritas que transmiten el impulso al cuerpo celular y finalmente axón que lo transmite a las dendritas de la célula vecina.
Teoría neurotrópica: a las sustancias químicas específicas que condicionan la producción de expansiones de la fibra nerviosa y la orientan de manera precisa a su destino final las denominó sustancias neurotrópicas (afinidad por el tejido nervioso).
Santiago Ramón y Cajal tras años de investigaciones publicó su obra “histología del sistema nervioso del hombre y de los vertebrados“ (1899-1904), una de las obras clásicas de la neurociencia.
En el año 1906 se le concedió el premio nobel de medicina compartido con Camilo Golgi en reconocimiento a su trabajo en la estructura del sistema nervioso. Paradójicamente Golgi nunca creyó la teoría de Santiago Ramón y Cajal sobre la individualidad de la célula nerviosa.
A partir del descubrimiento de que el sistema nervioso no es una red continúa sino que la célula nerviosa es una célula individual que se comunica a través de impulsos eléctricos comienza un nuevo periodo de desarrollo de la neurofisiología.

Alan Lloyds Hodgkin, Andrew Huxley

Fisiólogos británico, sentaron las bases del mecanismo de generación del potencial de acción constituyendo el camino hacia el descubrimiento de los canales iónicos. Recibieron el premio Nobel de medicina en 1963 junto a John C. Eccles.
Hodgkin y Huxley estudiaron la fisiología del impulso nervioso con el axón gigante del calamar, establecieron que los iones se movían de forma pasiva siguiendo su gradiente electroquímico, identificaron dos corrientes principales que parecían determinar el potencial de acción: una conducida por iones de potasio y otra iones de sodio. Comprobaron que la membrana en reposo es más permeable al potasio estando más concentrado en el interior de la célula. Midieron la permeabilidad de la membrana de las diferentes especies iónicas y cómo se ve afectada por los cambios de voltaje.
Determinaron propiedades cinéticas de la corrientes implicadas: periodo refractario, respuestas subumbrales, amplitud y velocidad de propagación del potencial de acción. Desarrollaron una serie de ecuaciones y establecieron un modelo que permite reproducir el potencial de acción.
Sus investigaciones dieron lugar al desarrollo del modelo matemático clásico y estándar sobre el comportamiento eléctrico de la célula.

Siglo XX: Desarrollo experimental de las Electroterapias

Durante el S. XX el desarrollo en la experimentación de las electroterapias originó una importante evolución de la mismas. Los aparatos van desarrollando su precisión y manejabilidad.
En España destaca la aportación a la electroterapia del Médico Manuel Rodríguez Abella que publica en 1895 “manual práctico de electroterapia” describiendo la aplicación de la electricidad en diferentes patologías, siendo un manual de referencia para los médicos españoles durante el siglo XX.

Jacques Arsene D’Arsonval

Médico y físico francés, junto con Marcel Deprez construyó un galvanómetro sensible a corrientes muy débiles que utilizó para el estudio de las contracciones musculares desarrollando dispositivos de electroterapia de alta frecuencia como tratamiento para diferentes patologías. Otra de sus aportaciones a la electrofisiología es la invención del desfibrilador.

Nikola Tesla

Inventor e ingeniero sebio desarrolló una electroterapia no invasiva construyendo una bobina que producía iones negativos. Doctores de la época afirmaban que las corrientes eléctricas de alta frecuencia de Tesla producían resultados beneficiosos en el tratamiento del cáncer.

Nuevas Electroterapias

En 1909 Jacques Lapicque y Marcelle de Heredia Lapicque desarrollaron la primera expresión del estímulo adecuado para excitar un tejido, calculando la relación matemática entre la intensidad y la duración del estímulo. Introdujeron los conceptos de cronaxia y reobase.
En 1941 Bauwens da un gran impulso al estudio de la estimulación neuromuscular realizando aplicaciones clínicas utilizando aparatos eléctricos.
En 1961 Liberson diseña los protocolos para la estimulación eléctrica funcional (FES).
En 1965 Melzack y Wall formularon una teoría sobre el mecanismo de control del dolor que dio lugar al desarrollo de la estimulación eléctrica transcutánea nerviosa como electroterapia analgesica (TENS), durante el Siglo XX se ha realizado una importante investigación experimental de la estimulación eléctrica transcutánea en diferentes patologías.

Harold Burr

Siglo XX: Desarrollo Experimental Electrofisiología

Profesor de anatomía de la Universidad de Yale, estudió los campos eléctricos de los organismos vivos. Observó que había un principio de organización eléctrica en los tejidos siendo el primero en demostrar la hipótesis de que hay una alteración en los radicales eléctricos previo a la patología.
Los resultados de las investigaciones de Burr plantean que todo organismo en vías de desarrollo está destinado a seguir un patrón de crecimiento preestablecida y que este patrón lo genera el campo electromagnético individual del organismo.
Descubrió que el eje eléctrico tenía su origen en el óvulo no fertilizado, provenía desde el origen. Además de descubrir ese eje eléctrico, teorizó sobre las distintas polaridades en el organismo como es la polaridad craneocaudal o dorsoventral.
Los resultados de Burr sugieren que todo organismo en vías de desarrollo está destinado a seguir una plantilla de crecimiento preestablecida, y que esa plantilla la genera el campo electromagnético individual de tal organismo.

Robert Otto Becker

Cirujano ortopédico estadounidense, fue un importante investigador en el ámbito de la bioelectricidad publicando en 1985 el libro “el cuerpo eléctrico: electromagnetismo y la fundación de la vida”. Estudió la regeneración de lesiones tras la amputación de miembros y formuló la hipótesis de que los campos eléctricos desempeñan un importante papel en el control de los procesos de regeneración celular.
Robert O. Becker experimentó con la amputación de patas de salamandras y ranas. En el momento de la amputación en ambas el cambio de voltaje es de -10 mv. a +20 mv. denominándose “corriente de lesión”. En la salamandra durante las dos primeras semanas el voltaje cambia de + 20 mv. a -30 mv. y luego en las dos siguientes semanas se normaliza a -10 mv. y la extremidad se regenera. En la rana el voltaje cambiará a negativo en 4 semanas sin regeneración de la extremidad.
La salamandra era capaz de regenerar un miembro nuevo presentando un cambio de potencial de positivo a negativo; Becker administró artificialmente un potencial negativo al muñón de la rana y el resultado fue la regeneración de la pata completa.
Todas estas observaciones y experiencias originaron el paradigma de que toda patología supone una alteración de las diferencias de potencial biológico que precede a la aparición de manifestaciones clínicas. Estas alteraciones provocan variaciones en los mecanismos de polarización de las membranas celulares y en la tensión superficial del plasma (establecido por su nivel de cargas negativas), que impiden la aglutinación celular y la pérdida de electrones que favorece la oxidación celular.
Robert O. Becker concluyó que el potencial eléctrico celular marca el crecimiento, reparación y función de un tejido vivo.

A.T. Barker

Profesor del departamento de física médica e ingeniería clínica de la Universidad de Sheffield, en la década de 1980-1990 sus investigaciones se centraron principalmente en el estudio el potencial eléctrico en la piel humana y su posible función en la curación de heridas.
En el tratamiento de las heridas, Barker comprobó como la función celular reparadora estaba condicionada por el voltaje eléctrico en los contornos de una herida. Este voltaje favorecía la reepitelización y la migración de las distintas células y sustancias reparadoras. Formuló entonces la hipótesis de que si la curación de heridas estaba influenciada por voltajes y potenciales de acción, cabría la posibilidad de mejorar el proceso de reparación tisular a partir de la estimulación eléctrica y la devolución del potencial fisiológico al tejido tratado.
Durante el siglo XX la experimentación de la electrofisiología fue muy prolifera, favoreciendo el desarrollo de sus diferentes campos:
● Electrodiagnóstico: electrocardiograma, electroencefalograma, electromiografía, potenciales auditivos, potenciales provocados somatosensoriales, potenciales provocados, polisomnografía, poligrafía.
● Aparatos eléctricos: marcapasos, prótesis eléctricas, implantes eléctricos.
● Electroterapias para el tratamiento de diferentes patologías, dolor, fatiga: Neuroestimulación superficial aplicada, Tens, EMS, VNS, Iontoforesis, TEC, EMTr, etc.

Bibliografía

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