Electromiografía

Electromiografía

La electromiografía es una técnica para la evaluación y registro de la actividad eléctrica producida por los músculos esquelético. Esta se desarrolla utilizando un instrumento médico llamado electromiógrafo. Un electromiógrafo detecta la diferencia de potencial eléctrico que activa las células musculares, cuando éstas son activadas naturalmente o eléctricamente, las señales pueden ser analizadas para detectar anormalidades y el nivel de activación o pueden analizar la biomecánica del movimiento de un humano o un animal.

Desde el siglo XVII ya se conocía la capacidad que tenían los músculos de producir corrientes eléctricas, gracias al estudio de los músculos de los peces raya. Pero hasta 1890 no llegó a realizarse el primer registro de actividad eléctrica muscular por el doctor y fotógrafo francés E. J. Marey; a partir de entonces, la técnica se perfeccionó y en la segunda mitad del siglo XX se consiguieron desarrollar electrodos minúsculos que podían registrar la actividad eléctrica célula a célula.

Con esta prueba se puede identificar si las alteraciones neuromusculares se deben al músculo o a las fibras nerviosas. Para ello analiza básicamente:

• La amplitud de las corrientes eléctricas.
• El número de fibras musculares que se contraen.
• El tiempo que tardan en contraerse.
• El tiempo que se mantienen contraídas.

Con esto puede además identificar la causa de los síntomas, tales como rigidez, atrofia, espasticidad, deformidad y debilidad muscular. Puede usarse para detectar si la persona experimenta debilidad muscular real o una debilidad producto de un dolor o por motivos psicológicos.
Se evalúan  muchos problemas y trastornos que incluyen, entre otros, los siguientes:

Enfermedades neuromusculares, como la miastenia gravis
Problemas motrices, como tirones musculares involuntarios
Compresión del nervio o lesiones, como el síndrome de túnel carpiano
Lesiones en la raíz del nervio, como la ciática
Degeneración muscular, como la distrofia muscular

Generalmente para complementar la electromiografía, se realiza una prueba de velocidad de conducción nerviosa. Esta es una prueba de la velocidad de las señales eléctricas a través de un nervio. Para realizarse se colocan electrodos similares a los de la electromiografía sobre la piel encima de los nervios en diversos lugares. Cada parche emite un impulso que estimula el nervio. La distancia entre los electrodos y el tiempo que le toma a los impulsos eléctricos viajar determinan la velocidad de las señales nerviosas.

Experimento realizado en clase:

En la clase los alumnos tuvieron la oportunidad de participar en el uso de un electromiógrafo, las fibras musculares se contrajeron por el potencial de acción producido por la electricidad y como resultado se consiguió que hubiera movimientos en los dedos. Entre más se incrementa la fuerza proveniente del electromiógrafo hay más movimiento en la parte del cuerpo que está siendo estimulada.

Cada alumno tuvo la oportunidad de probar esta técnica y ver cual era el efecto que tenía en sus cuerpos. Esta práctica sirvió para familiarizar a los alumnos con este instrumento y cómo deben preparar a sus pacientes cuando tengan que hacer uso de la electromiografía, más comúnmente utilizado en pacientes que presentan debilidades, dolores y sensibilidad anormal.

Material:

• Electromiógrafo
• algodón
• Electrodos
• Pinzas de Caimán
• Alcohol

Procedimiento:

1. Se colocan los electrodos en la palma de la mano.
2. Se activó el electromiógrafo.
3. Las células musculares actuaron dependiendo al potencial eléctrico que sintieron.

Espirometría

Espirometría

La espirometría es un estudio indoloro del volumen y ritmo del flujo de aire dentro de los pulmones. Este procedimiento se lleva a cabo por medio de un espirómetro. Un espirómetro es un dispositivo que tiene una entrada con boquilla. Este procedimiento se utiliza con frecuencia para evaluar la capacidad y función pulmonar de pacientes con enfermedades pulmonares obstructivas o restrictiva tales como asma o fibrosis quística.

Existen dos tipos de pruebas: simple y forzada. En la espirometría simple se le pide al paciente que expulse todo el volumen de aire que sea capaz utilizando el tiempo que sea necesario. Opuesto a la simple, en la forzada, se le indica al paciente que expulse todo el aire previamente inhalado en el menor tiempo posible. La información que se obtiene de estos 2 procesos es totalmente distinta. La espirometría forzada proporciona información más detallada. La espirometría simple complementa la forzada y ambas se realizan de forma consecutiva.

Principales parámetros espirométricos:
1. Capacidad vital forzada (FVC)
Es el volumen de aire expulsado durante la maniobra de espiración forzada. Es un indicador de la capacidad pulmonar y se expresa en litros.
2. Capacidad vital (VC)
Es el volumen inspirado desde una situación de espiración máxima previa hasta la máxima inspiración, se mide en litros y en condiciones normales debe ser similar al FVC.
3. Volumen máximo de aire espirado en el primer segundo (FEV1) Es un parámetro de flujo y se mide en litros/segundo.
4. Flujo espiratorio máximo (FEM) o "Peak flow" (PEF)
Corresponde al flujo máximo conseguido durante la maniobra de espiración forzada y se expresa en litros/segundo. Es muy dependiente del esfuerzo.
Este parámetro es de gran ayuda para el seguimiento clínico del asma y de los resultados del tratamiento.

Valores Normales:

Los valores normales se basan en la edad, la talla, la raza y el sexo. Los resultados normales se expresan como un porcentaje. Por lo general, un valor se considera anormal si es menos del 80% del valor esperado.

Los rangos de los valores normales pueden variar ligeramente entre diferentes laboratorios. Hable con el médico acerca del significado de los resultados específicos de su examen.

Usos:

Las pruebas de la función pulmonar se hacen para:

• Diagnosticar ciertos tipos de enfermedad pulmonar (como  asma, bronquitis y enfisema).
• Encontrar la causa de una dificultad respiratoria.
• Evaluar si la exposición a contaminantes en el trabajo afecta la función pulmonar.
• Evaluar la función pulmonar antes de que alguien se someta a una cirugía.

También se pueden realizar para:

• Evaluar el efecto de un medicamento
• Medir el progreso en el tratamiento de una enfermedad

Factores que afectan la respiración de los pacientes:

• El tabaco y otras drogas
• La contaminación- puede crear irritación en las vías respiratorias o enfermedades como el asthma que pueden resultar en un menor volumen de aire durante la espiración en el espirómetro.
• Enfermedades Crónicas
• Enfermedades Agudas- Varias patologías en donde se ven afectadas las vías respiratorias o se produce mucosa excesiva puede resultar en un menor volumen de aire espirado por el paciente.
• La postura- es importante que el paciente realice la prueba parado ya que así se puede conseguir el volumen máximo de aire que entra a sus pulmones.

Comportamiento de los Gases

Comportamiento de los Gases

Un gas es un estado físico en el que las moléculas están separadas unas de otras por distancias mayores a las del tamaño del diámetro de estas. Todo volumen ocupado por el gas depende de la presión, temperatura y/o número de moles. La presión es la fuerza ejercida por unidad de área. .

Existen 4 propiedades principales de la materia en estado gaseoso. La primera es que los gases se expanden y se comprimen según el recipiente que los contiene, es decir, se adaptan al envase. Los gases se dejan comprimir fácilmente. Existen espacios intermoleculares permitiendo que se reduzca su volumen cuando se aplica cierta presión. La tercera característica es que se difunden fácilmente debido a que no existe una fuerza de atracción intermolecular. Por último, los gases se dilatan porque la energía cinética promedio de sus moléculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada.

En los gases, existen variables que afectan directamente el comportamiento de los gases. Las variables  que afectan el comportamiento de los gases son: presión, temperatura, cantidad, volumen y densidad. La presión atmosférica es la fuerza que ejerce la atmósfera sobre los cuerpos. En este caso, la presión atmosférica va ser la fuerza que ejerce la atmósfera y actúa uniformemente sobre todas las partes del recipiente de los gases. La presión atmosférica se cuantifica en atmósferas (atm). La temperatura es una medida de la intensidad de calor. En un gas, la temperatura es proporcional a la energía cinética media de sus moléculas. A mayor energía cinética, mayor temperatura y viceversa. En un gas, la temperatura se expresa en grados kelvin. La cantidad prácticamente es la masa. Esta se mide en unidades de masa. Si esta se expresa mediante moles, se puede calcular dividiendo el peso del gas por su peso molecular. El volumen es el espacio ocupado por un cuerpo, en este caso, el gas. Finalmente, la densidad es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos y el volumen molar en litros de un gas.

Leyes de los Gases Ideales:

La Ley de Boyle-Mariotte :

Formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las leyes  que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión:

Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto de la constante para poder hacer uso de la ley: si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:

Ley de Gay-Lussac:

Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante. La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura, es decir si aumentamos la temperatura, aumentará la presión y viceversa.

Al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto aumenta el número de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.

Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor:

Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P1 y a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:

La Ley de Charles:

Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas , mayor volumen del gas.

Se expresa por la fórmula:

Las aplicaciones para las leyes de los gases en la vida real son casi demasiadas para nombrarlas, y cada producto tiende a usar unas pocas. Se suelen utilizar para diseñar propulsores en latas, dado que la presión del gas se puede acumular y después tener una salida controlada, reporta ScienceClarified. Otros tipos de usos pueden incluir dispositivos de seguridad e incluso el transporte.

La lata promedio de soda hace uso de la ley de Henry, que establece que un gas disuelto es proporcional a la presión parcial sobre la solución, de acuerdo con ScienceClarified. Para la soda, que usa dióxido de carbono, cuando se abre la botella escapa el gas y el carbono disuelto se eleva hasta arriba y escapa, de ahí el sonido de "reventón". En los automóviles, los gases se encienden para producir la combustión que hace girar los pistones del motor.
Algunos productos comunes son conocidos por salvar vidas, pero también pueden suponer un peligro para la salud. Las bolsas de aire usan la ley de Charles, que establece que el volumen es directamente proporcional a la temperatura - para encender la mezcla de gasolina y de aire que infla la bolsa de aire en menos de un segundo. La Policía del Estado de Michigan dice que las bolsas de aire pueden reducir daños serios en la cabeza hasta un 75%. Por otra parte, un incremento en la temperatura puede causar que las latas de aerosol exploten, informa ScienceClarified. Ésto es especialmente peligroso para las latas en vertederos en días calurosos.

Otro uso que se le dió a estas leyes, fue el de auxiliar a los pilotos a determinar si era lo más conveniente volar por medio de instrumentos especializados en medir las características del aire. Debido a que la temperatura es el factor que más influye en el comportamiento de nuestra atmósfera que es el cuerpo de fluido gaseoso más complejo y volumétrico con el que interactuamos.

Si el aire se calienta, la cinética de las moléculas las va a separar de tal manera que el aire será menos denso, debido a que mientras menos cantidad de partículas en un área determinada, menor su densidad, y mientras menos denso sea el aire, más difícil es para los pilotos volar, es decir, tienen menos aire el cual soporta el peso del avión. Además, el aire caliente sube en comparación de vientos más fríos. Esto se debe, como ya fue explicado anteriormente, porque el aire caliente es menos denso, suponiendo que comparamos un metro cúbico de aire frío con un metro cúbico de aire caliente, la muestra con aire caliente va a pesar menos que la muestra de aire frío porque tiene mucho menos partículas de aire dentro ya que estas se distribuyen más espaciadamente en el espacio del metro cúbico.

En conclusión, vivimos sumergidos en varias toneladas de aire, el cual está en constante cambio en nuestro planeta gracias a todos los mecanismos de enfriamiento y calentamiento, el relieve e incluso la altura, que van moldeando el comportamiento de este fluido en el que vivimos. Y gracias a las leyes que describen el comportamiento de un gas ideal, el hombre ha podido crear diversos aparatos y productos, que tomas ventaja de la relación de propiedades de los gases tales como concentración de partículas, temperatura y presión, para dar origen al estilo de vida al cual la raza humana hoy en día comparte.

Energía

Energía

La energía es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en ellos mismos u otros cuerpos. La energía tiene la capacidad de hacer funcionar las cosas. La unidad de medida que utilizamos para cuantificar la energía es el Joule (J).

La energía tiene cuatro propiedades básicas: se transforma, se conserva, se transfiere y se degrada. La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma (capacidad de transformarse). Se dice que se conserva porque no se destruye. Esta se transfiere porque se pasa de un cuerpo a otro en forma de calor, ondas y trabajo. Finalmente, se dice que se degrada porque solo una parte de la energía transformada es capaz de producir trabajo; el resto de la energía se pierde en forma de calor o ruido.

Hay tres formas diferentes de transmitir energía. La primera forma es en trabajo. El trabajo es cuando se pasa energía a un cuerpo que cambia de posición a otra. La segunda es en ondas. Las ondas son la propagación perturbaciones y tienen distintas características: tienen un campo eléctrico, magnetismo y presión. Por último, está el calor que es un tipo de energía que se manifiesta cuando se transfiere energía de un cuerpo caliente a uno de menor temperatura. El calor puede viajar de tres maneras diferentes: conducción, radiación y convección.

La energía puede manifestarse de siete maneras diferentes: mecánica, interna, eléctrica, térmica, electromagnética, nuclear y química. La energía mecánica está relacionada con la posición y movimiento del cuerpo. Este tipo de energía se divide en potencial y cinética. La energía interna se manifiesta a partir de la temperatura. Mientras más caliente esté un cuerpo, más caliente estará. La energía eléctrica es aquella producida por una diferencia de potencial. La energía térmica es la cantidad de energía que pasa de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor manifestándose mediante calor.  La energía electromagnética se atribuye a la presencia de un campo electromagnético. La energía nuclear se produce cuando los núcleos de los átomos se rompen (fisión) o se unen (fusión). Finalmente, la energía química es aquella que se manifiesta en las reacciones químicas.

La energía eléctrica sin embargo no es un recurso natural, es por eso que el hombre debe de transformar las energías mecánicas, nucleares, solares cinética y térmicas en estas. En el caso de la mecánica, se emplean generadores y dinamos. en el de la química como en una batería, la energía química se utiliza para generar electricidad. La energía proviene de los iones, moléculas cargadas reunidas en un compuesto neutro. Cuando los terminales positivo y negativo de la pila están conectados a un circuito, la energía química de los iones se convierten en energía eléctrica.

Para demostrar este tipo de conversiones, realizamos el siguiente experimento mediante el cual a través de reacciones químicas se genera energía eléctrica.

Material:

• 2 papas grandes
• 2 monedas de cobre
• 3 cables de cobre
• 2 clavos de zinc
• 1 bombilla pequeña de 1,5 V

Procedimiento:

1. Corta la papa en dos partes. Toma cada parte o papa pequeña y hazle una incisión, de modo que en ella quepa una moneda de cobre. Toma un cable de cobre y enrollalo en una moneda y un segundo en la otra moneda. Entierra cada una en las incisiones de las papas.
2. Enrolla un clavo con el tercer cable y encajarlo en una de las papas. Entonces, toma la punta del cable de la moneda enterrada en esta papa y enrollalo en el otro clavo, al cual enterraras en la segunda papa.
3. Ahora toma las puntas de cables que quedan sueltas: una de la segunda moneda y otro del primer clavo y haz contacto con una bombilla.

Imágenes:

Conclusión:

La bombilla se enciende con la papa porque esta contiene una sustancia llamada ácido fosfórico que desencadena una reacción entre el cobre y el zinc, de la cual se produce un intercambio de electrones.

La función de la papa es favorecer la conducción de corriente eléctrica, pero no participa en la reacción entre las dos sustancias. El zinc del clavo reacciona con él ácido de la papa, liberando dos electrones y oxidándose. El ácido está cargado de hidrógeno y al recibir los electrones se reduce a gas hidrogenado. En la moneda que funciona como electrodo se reducen los electrones de cobre y se suman a los iones de hidrógeno del ácido.Finalmente tenemos gas hidrogenado y corriente que se conduce desde los dos polos hasta la bombilla produciendo luz.

En el caso de nuestro experimento el usar dos papas no fue suficiente para encender la bombilla sin embargo sí se pudo observar el cambio de voltaje. Para futuros experimentos se sugiere el uso de por lo menos 6 papas para lograr tener el resultado que se desea.

Ósmosis y Difusión

Práctica 4 - Ósmosis y Difusión

Objetivo:

Observar la difusión y la ósmosis de dos membranas con diferentes soluciones, y comprobar que nuestras suposiciones acerca de estos tipos de transporte son acertadas.

Introducción:

La ósmosis y la difusión son dos tipos de transporte pasivo. Estos  tipos de transporte ocurren entre 2 soluciones y tienen como objetivo igualar las concentraciones de estas.

La difusión es un transporte de solutos a través de la membrana. En este tipo de transporte, el medio más concentrado (hipotónico) viaja al medio menos concentrado (hipertónico) o lo que es igual a decir que viaja a favor del gradiente de concentración. Existen 2 tipos de difusión: la difusión simple y la difusión facilitada.

La difusión simple es el transporte a través de membranas permeables. Aquí, los solutos pueden fluir del interior al exterior de la membrana y viceversa de manera espontánea.  Un ejemplo de este tipo de difusión es el intercambio de gases entre la sangre y los tejidos.

La difusión facilitada es aquella que requiere la ayuda de proteínas llamadas permeasas. Debido a las propiedades químicas de las permeasas y los tamaños moleculares de los solutos, estos no pueden fluir de manera espontánea. En este caso, la velocidad es controlada por la cantidad de permeasas disponibles. Todos los minerales y ciertos aminoácidos son transportados de esta manera.

La ósmosis es el flujo de agua entre 2 líquidos capaces de mezclarse a través de una membrana semipermeable.A diferencia de la difusión, se dice que la ósmosis va en contra del gradiente.  Este proceso es esencial para la supervivencia celular y el metabolismo de los seres vivos. Durante la ósmosis, el disolvente tiende a cruzar la membrana semipermeable por unos poros pequeños,previamente formados por acuaporinas, que solo dejan pasar las moléculas de agua hasta que se logre igualar la cantidad en ambos lados.

Solución hipotónica;esta solución contiene baja concentración de soluto en relación con la concentración del citoplasma . El agua se difunde desde la solución al interior de la célula , provocando el aumento de volumen en ella. En el ser humano un ejemplo sería  la hemólisis que ocurre cuando la membrana de los glóbulos rojos se rompe liberando así hemoglobina.

Solución hipertónica; nos indica que la concentración extracelular es mayor a la intracelular, por lo tanto el solvente tienes que moverse al lugar donde es mayor la concentración del soluto, provocando que la célula se deshidrate.

Solución isotónica; son aquellas donde la concentración del soluto es la misma en ambos lados de la membrana lo cual no altera el volumen de la célula. Un ejemplo son las disoluciones fisiológicas como los sueros que se emplean para reemplazar líquidos en el cuerpo que son la del NaCl al 0.9% o en glucosa al 5.5%.

Material:

• 2 membranas
• Solución de glucosa y colorante a .1 M
• Solución de almidón y NaCl
• 2 Vasos con H2O
• Soporte Universal
• Azul de Metileno
• Probeta llena de agua

Procedimiento:

Para este experimento, se colocaron en cada membrana, una solución distinta, es decir, en la primera se colocó solución de glucosa y colorante y en la segunda solución de almidón y NaCl.

A continuación se tomó la medida de conductividad de los vasos con agua, obteniendo como resultado:

Después se introdujo la primera membrana, la que contiene glucosa, dentro de un vaso con agua y se registra el cambio de conductividad:

En este caso podemos observar que la conductividad no cambió mucho, y podemos insinuar que se llevó a cabo la ósmosis, ya que el agua entró. En esta membrana habíamos tomado como precaución extra colocar un pequeño capilar para comprobar si en realidad había habido un transporte de agua hacia adentro de la membrana. De esta manera vemos cómo iba subiendo el nivel del agua en el capital y podríamos asumir que estaba llevando a cabo la osmosis.

Se introduce la segunda membrana en el segundo vaso con agua y se registra el cambio de conductividad:

Por último se observó un gran incremento, pues se llevó a cabo una difusión en la cual el sodio salió de la membrana y se mezcló con el agua aumentando su conductividad.

Se pueden comprobar los resultados no solo mediante el aparato vernier pero también yodo lugol y nitrato de plata para poder ver si verdaderamente ocurrió la ósmosis o la difusión, como se explica más adelante en el texto.

Como ejemplo final de la ósmosis y difusión, tenemos una probeta llena de agua a la cual le agregaremos unas pocas gotas de azul de metileno. Nosotros hacemos esto para poder ver de una manera más clara cómo funciona la difusión. El azul de metileno busca llenar todo el agua de su color usando simplemente difusión. Al cabo de unos segundo, el agua ya será de color azul y el colorante habrá alcanzado todos los rincones de la probeta.

Podemos entonces concluir que el cloruro de sodio, al ser una molécula lo suficientemente pequeña para cruzar la segunda membrana, al entrar en contacto con el agua del vaso de precipitados, se disocia, y el sodio al ser un metal que se esparce por toda la solución, aumenta la conductividad en el fluido. Sin embargo en la primera membrana, la glucosa al ser una molécula demasiado grande no es capaz de atravesar la membrana, razón por la cual la presión osmótica provoca el movimiento del cuerpo de agua al interior de la membrana para equilibrar las concentraciones haciendo que el contenido de la membrana se eleve por medio del capilar, ya que al aumentar su volumen, el líquido con glucosa y colorante es forzado a subir.

Y para poder demostrar que el sodio se movió de la membrana al recipiente, añadimos nitrato de plata el cual al encontrarse con el cloruro de sodio disociado tiene la propiedad de formar nuevos enlaces cambiando la manera en la cual los rayos de luz la atraviesa cambiando de ser incoloro a verse como una pasta blanquecina. por el otro lado, para comprobar que el almidón al ser demasiado grande como soluto para poder cruzar la membrana, colocamos el contenido de la membrana en una caja de petri y posteriormente añadimos yodo lugol el cual al unirse a las glucosas que conforman el almidón, lo tiñe de un color azul opaco. En cambio, no es necesario teñir nada en la membrana de glucosa, ya que de haber podido cruzar la membrana, el agua del recipiente tendría el mismo tono que el de la glucosa dentro de la membrana, haciendo a la glucosa y al almidón moléculas osmóticamente eficaces ya que promueven la ósmosis a diferencia de la molécula osmóticamente ineficaz como lo es el cloruro de sodio.

Este experimento nos sirvió para  llegar a la conclusión de que nuestras células nunca llegan a un equilibrio gracias a distintas bombas que generan gradiente de cargas para poder seguir funcionando y si llegaran a algún equilibrio este causará automáticamente la muerte.