Caracterización del comportamiento eléctrico pasivo de tejidos excitables y no excitables de roedor utilizando la técnica de interrupción de corriente y medidas de impedancia

El interés biológico en el conocimiento del comportamiento eléctrico pasivo de los tejidos reside en la determinación de su estado fisiológico. Una forma de caracterizar dicho comportamiento eléctrico consiste en la obtención secuencial de medidas de impedancia eléctrica: la impedancia se mide a una frecuencia determinada hasta cubrir un rango de frecuencias de interés (espectroscopía de impedancia eléctrica). En este caso, la obtención del espectro de impedancia consume un tiempo que puede ser crítico cuando se analizan estados tisulares que cambian muy rápidamente y que, por tanto, no pueden considerarse invariantes en el tiempo durante el período de adquisición de la medida. Por tanto, la obtención rápida de medidas eléctricas supone una estrategia para la monitorización en tiempo real del estado fisiológico de los tejidos y detección de cambios rápidos, y además el medio biológico se encuentra menos tiempo perturbado. En la actualidad, las ideas o técnicas de la teoría de circuitos han trascendido a otras ramas de la ciencia como, por ejemplo, su aplicación en biofísica y bioelectricidad, resultando cruciales en la explicación y resolución de sus propios problemas. Además, la introducción de herramientas matemáticas avanzadas, como el cálculo diferencial e integral de orden no entero, permiten describir matemáticamente el comportamiento de componentes y circuitos eléctricos complejos. En el presente trabajo de investigación, se han obtenido circuitos eléctricos equivalentes (EECs) de tejidos biológicos de roedor, tanto ex vivo (tejidos extraídos del animal después de la perfusión y el sacrificio) como in vivo (con el animal anestesiado), mediante la técnica de interrupción de corriente. Las propiedades capacitivas del tejido se modelan utilizando el elemento eléctrico distribuido denominado "elemento de fase constante" (CPE), por lo que se hace necesaria la introducción del cálculo fraccionario para la estimación de los parámetros eléctricos. Específicamente, se ha analizado la potencialidad de la técnica de interrupción de corriente en la monitorización in vivo y detección de diferencias en los parámetros eléctricos de tejidos excitables responsables de la función motriz -médula espinal y músculos estriados-. Dicho estudio supone un paso previo a analizar sus usos potenciales en las lesiones de la médula espinal, tanto en lo referente a la recuperación funcional como en lo que atañe a la mejora técnica en el diagnóstico clínico del déficit sensitivo y motor en sí. Los resultados obtenidos suponen un avance en el conocimiento de las propiedades eléctricas específicas y diferenciales del tejido neural, ya que permitirían optimizar el diseño de las neuroprótesis implantables crónicamente y mejorar la bioseguridad y eficacia de los protocolos de estimulación eléctrica. Finalmente, con vistas a su aplicación en la caracterización del comportamiento eléctrico pasivo de tejidos biológicos, se propone una generalización del método de inyección súbita de carga (método "culostático") utilizando un CPE. El Capítulo 2 presenta algunos aspectos específicos sobre teoría de circuitos y bioimpedancia que son de interés en el presente trabajo de investigación. Se analiza el CPE, su tratamiento matemático en el dominio del tiempo y la respuesta natural de circuitos resistivos que contienen un CPE actuando como condensador fraccionario. El Capítulo 3 establece los objetivos que se persiguen en la presente investigación. En el Capítulo 4 se incluyen los artículos en revistas indexadas (JCR) a los que ha dado lugar el presente trabajo de investigación, así como una discusión conjunta. El Capítulo 5 presenta las conclusiones alcanzadas y futuras líneas de trabajo