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Lexikon der Neurowissenschaft: Elektrophysiologie

Elektrophysiologie w [von griech. elektron = Gold-Silber-Legierung, Bernstein, physis = Natur, logos = Kunde], E electrophysiology, Wissenschaft, die sich mit den elektrischen Vorgängen in lebenden Zellen oder Organismen beschäftigt. Hierzu zählen besonders die Umsetzung von aufgenommenen Reizen in elektrische Impulse (Erregung) und deren Weiterleitung (Erregungsleitung) an Nerven- und Muskelmembranen in Form von Potentialänderungen. Solche Prozesse können mittels spezieller Elektroden gemessen werden. Dabei kann entweder die Aktivität großer Zellverbände (z.B. im Elektroencephalogramm oder Elektrokardiogramm; Summenpotentialableitung), einzelner Zellen oder auch einzelner Ionenkanäle erfaßt werden (Ableitung). Ableitungen einzelner Zellen können sowohl extra- wie intrazellulär durchgeführt werden. Extrazelluläre Ableitungen beschränken sich im wesentlichen auf die Erfassung von Aktionspotentialen oder Feldpotentialen. Intrazelluläre Ableitungen können dagegen entweder das Membranpotential (in der sogenannten Stromklemme, E current clamp) oder den Membranstrom (in der sogenannten Spannungsklemme, E voltage clamp) messen und Veränderungen erfassen. Mit ihrer Hilfe ist es A.L. Hodgkin und A.F. Huxley gelungen, das Ruhepotential von Nervenfasern zu bestimmen und die dem Aktionspotential zugrunde liegenden Veränderungen der Membranleitfähigkeit zu charakterisieren. Einen wesentlichen Fortschritt hat die Elektrophysiologie durch die Entwicklung der patch clamp-Technik (E. Neher und B. Sakmann) genommen. Mit ihrer Hilfe wurde es möglich, sehr kleine Membranströme zu messen, wie sie z.B. durch einzelne Ionenkanäle fließen. Sie hat es außerdem ermöglicht, routinemäßig auch von sehr kleinen Zellen und sogar einzelnen Kompartimenten (z.B. Dendriten von Nervenzellen) abzuleiten.

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