الكهرومغناطيسية الحيوية

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

الكهرومغناطيسية الحيوية ، والمعروفة أيضاً بالكهرومغناطيسية الحيوية ، هي فرع من العلوم يدرس التفاعل بين المجالات الكهرومغناطيسية والكائنات الحية. تشمل مجالات الدراسة المجالات الكهرومغناطيسية التي تنتجها الخلايا الحية أو الأنسجة أو الكائنات الحية ، وتأثيرات المصادر الاصطناعية للمجالات الكهرومغناطيسية مثل الهواتف المحمولة ، وتطبيق الإشعاع الكهرومغناطيسي في علاجات مختلفة.

تاريخ

الغربي

منذ الحرب العالمية الثانية وحتى ثمانينيات القرن العشرين تقريبًا، كان يُنظر إلى دراسة الإشعاع غير المؤين في الأنظمة البيولوجية على أنها فرع من فروع علم الأحياء الإشعاعي ، أو يُشار إليها ببساطة باسم "تأثيرات" أو "تأثيرات بيولوجية" لنطاق تردد معين. وقد صاغ مصطلح "الكهرومغناطيسية الحيوية" توماس سي. روزيل من مكتب البحوث البحرية . [ 1 ]

بصفتي مدير برنامج BEM في ONR [مكتب البحوث البحرية] لمدة 12 عامًا قبل مجيئي إلى ONRL [مكتب البحوث البحرية في لندن]، فقد ركزت اهتمامي بشكل طبيعي في هذا المجال.

يُعدّ مجال الكهرومغناطيسية الحيوية (BEM) مجالًا بحثيًا حديثًا نسبيًا، وأنا فخورٌ بمساهمتي في تطويره خلال فترة عملي في مكتب البحوث البحرية (ONR). في الواقع، أنا من صاغ اسم هذا المجال البحثي عام ١٩٧٨. ويحقّ لمكتب البحوث البحرية، وللبحرية ووزارة الدفاع الأمريكية، أن يفخروا بمساهماتهم في أبحاث الكهرومغناطيسية الحيوية في الولايات المتحدة والعالم أجمع.

يُعدّ علم الأحياء الجزيئي (BEM) مجالًا متعدد التخصصات، يشمل علم الأحياء من المستوى الميكروسكوبي إلى المستوى الماكروي، وعلم وظائف الأعضاء، وعلم النفس، وعلم المناعة، والفيزياء الحيوية، والفيزياء، والهندسة، وغيرها. ورغم حداثة هذا المجال من حيث التنظيم، إلا أن جذوره تعود إلى ما يقارب مئة عام. ويُعتبر العالم الفرنسي أرسين دارسونفال رائد هذا المجال، إذ قادته أبحاثه حول النشاط الكهروفيزيولوجي للعضلات والأعصاب في الربع الأخير من القرن التاسع عشر إلى استكشاف تأثيرات التيارات منخفضة وعالية التردد، مما أدى بدوره إلى تطويره مولدات ومُطبّقات الترددات الراديوية للاستخدام السريري. تُعرف هذه الطريقة الآن باسم "العلاج الحراري" (diathermy)، ولكنها كانت تُعرف سابقًا باسم "علاج دارسونفال" (d'Arsonvalisation). وكان الطبيب دارسونفال أول من استخدم فرط الحرارة المُستحث بالمجال الكهربائي في علاج السرطان (جوستيسن وجاي، 1985).

انصبّ جزء كبير من الأبحاث في مجال الطاقة الكهرومغناطيسية الحيوية (BEM) خلال العقدين الماضيين على رغبة شديدة في تحديد طبيعة ودرجة المخاطر البيولوجية الناجمة عن التعرض للمجالات الكهرومغناطيسية. وقد تركزت الغالبية العظمى من هذه الأبحاث في نطاق الترددات من 300 ميجاهرتز إلى 100 جيجاهرتز تقريبًا، وهو ما يُعرف بجزء الميكروويف من الطيف الكهرومغناطيسي (انظر الشكل 1). وفي الولايات المتحدة، تُعدّ وزارة الدفاع الأمريكية (DoD) على الأرجح أكبر مستخدم منفرد للطاقة الكهرومغناطيسية في صورة رادار أو موجات راديو. وقد دفع هذا الاستخدام وزارة الدفاع إلى إنفاق مبالغ طائلة على أبحاث تهدف إلى الإجابة عن تساؤلات تتعلق بالمخاطر التي يتعرض لها الأفراد نتيجة العمل في بيئات المجالات الكهرومغناطيسية. وتُعتبر موجات الميكروويف، التي تُنتجها أجهزة الرادار بوفرة كبيرة، بمثابة "الركيزة الأساسية" لمجتمع أبحاث الطاقة الكهرومغناطيسية الحيوية، حيث يتركز ما لا يقل عن 80% من الأبحاث حول تردد واحد هو 2450 ميجاهرتز. إن حدوث ذلك يرجع في المقام الأول إلى توافر المعدات، من ناحية، والافتراض المبكر بأنه يمكن إجراء عمليات استقراء إلى ترددات أخرى إذا تم تعديل بعض المعايير.

يتمثل التأثير الأساسي لتفاعل المجالات الكهرومغناطيسية، وخاصة الموجات الدقيقة، مع الأنظمة البيولوجية في إنتاج الحرارة. يمتص النظام المستهدف طاقة هذه المجالات، مما يؤدي إلى حركة جزيئية. لا تُسبب الطاقة الكهرومغناطيسية في هذا الجزء من الطيف تأين الذرات كما تفعل الأشعة السينية وأشعة غاما. لهذا السبب، ساد الاعتقاد لفترة طويلة بأنه في غياب الحرارة، لا يوجد خطر من التعرض قصير المدى. لكن من المقبول الآن عمومًا أن هذا ليس صحيحًا، وأن هناك تأثيرات خاصة بكل مجال يمكن أن تحدث عند مستويات لا تُنتج حرارة. خلال السنوات الخمس إلى السبع الماضية، أُجريت أبحاث مثيرة في هذا المجال. وهنا يستمر البحث عن الآليات التفاعلية المراوغة المسؤولة عن التأثيرات على مستوى غشاء الخلية والمكونات داخل الخلوية. ركزت الدراسات المبكرة عمومًا على الكائن الحي، وبحثت عن ظواهر مثل التغيرات في السلوك، أو في النمو والتطور. أما الآن، فقد تحول البحث إلى الخلية والجزيئات الكبيرة. يتطلب هذا البحث العلمي الدقيق زيادة كبيرة في دقة قياس الاستجابات البيولوجية.

لقد أثمر البحث عن الآثار البيولوجية الضارة نتائجَ غير متوقعة. فمع ازدياد معرفتنا باستجابات الأنظمة البيولوجية، تبيّن أن بعض هذه الاستجابات لم تكن ضارة، بل كانت مفيدة. وبمزيد من التدقيق، وُجد أن جميع الأنظمة الحية تقريبًا تحتوي على مكونات كهرومغناطيسية، مثل النشاط العصبي أو التوصيل العضلي، وأن العديد منها، كالطيور وغيرها من الكائنات الحية، تستخدم المعلومات الكهرومغناطيسية للتوجيه. واليوم، يُمكننا استخدام الطاقة الكهرومغناطيسية في عدد متزايد من أساليب التشخيص والعلاج. ومن الأمثلة على ذلك تقنيات مثل الرنين المغناطيسي النووي، والتئام العظام بتحفيز المجال الكهرومغناطيسي، وعلاج السرطان بالحرارة المفرطة، والتصوير بالموجات الدقيقة، وغيرها (روزيل ولين، قيد النشر).

مع إدراك أن المستويات المنخفضة للغاية من طاقة EK قادرة على إثارة استجابة من نظام بيولوجي، يتم الآن توجيه الاهتمام إلى فهم أعمق لكيفية ومكان وجود هذه المستقبلات الحساسة وكيف تتفاعل في وجود مثل هذه المجالات الضعيفة كتلك التي تولدها الأرض أو مصادر طبيعية وصناعية أخرى.

استعرض كوك وآخرون الاستخدام المبكر ودراسة الكهرباء والإشعاع الكهرومغناطيسي. [ 2 ]

الخلفية، 1885-1940: الأعمال المبكرة حول الموجات القصيرة والعلاج

برز اهتمام الباحثين بتأثير الكهرباء على الأنظمة البيولوجية بمجرد إمكانية توليدها بشكل مُتحكم فيه. وسرعان ما تحوّل هذا الاهتمام إلى دراسة التأثيرات البيولوجية للإشعاع الكهرومغناطيسي، عندما برهن هاينريش رودولف هيرتز، خلال الفترة من 1885 إلى 1889، على تقنية لنشر الطاقة الكهرومغناطيسية في الفضاء. ومن أبرز الأمثلة على هذا التحوّل العالم الباريسي أرسين دارسونفال. فقبل أواخر ثمانينيات القرن التاسع عشر، كرّس دارسونفال وقتاً طويلاً لدراسة التأثيرات الفيزيولوجية للصعق بالكهرباء. وبعد فترة وجيزة من اطلاعه على جهاز هيرتز الجديد، طوّر دارسونفال جهازه الخاص الذي يُنتج موجات بطول 10⁴ إلى 10⁵ سم عند مستويات طاقة تقارب 20 أمبير، ووجّه اهتمامه إلى استخداماته الفيزيولوجية والطبية المحتملة. وبحلول عام 1893، كان ينشر أبحاثاً حول تأثير الموجات الراديوية على الخلايا.

في عام 1911، نشر نايت دنلاب وآخرون في جامعة جونز هوبكنز نسخة طبق الأصل من تقرير طومسون السابق [ 3 ] عن وميض الأضواء في المجالات البصرية عندما تم وضع الرأس في مجال ملف يتم تزويده بالتيار المتردد. [ 4 ]

تُعدّ التجارب التي أوردها إس. بي. طومسون في وقائع الجمعية الملكية، السلسلة ب، 82 (557)، الصفحات 396 وما بعدها، ذات أهمية بالغة، لا سيما في ضوء النتائج السلبية التي تم الحصول عليها في المحاولات السابقة العديدة لإثارة الأحاسيس عن طريق تعريض الرأس لتأثير مجال مغناطيسي. مع ذلك، يبدو أن المجربين السابقين قد استخدموا التيار المستمر، بينما استخدم طومسون التيار المتردد.

أوروبا الشرقية والاتحاد السوفيتي

في أعقاب إشارة موسكو ، وبدء مشروع باندورا التابع لوكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA)، وأحداث رئيسية أخرى، ازداد تمويل القطاع العام والاهتمام بالعمل السوفيتي في هذا المجال بشكل كبير. ونشرت الجمعية العامة للبحوث الفيزيائية (JPRS) ترجمات للمجلات السوفيتية بانتظام . وعُقدت ندوة دولية في وارسو عام 1973، برعاية منظمة الصحة العالمية ، ووزارة الصحة والتعليم والرعاية الاجتماعية الأمريكية ، ووزارة الصحة البولندية .

ندوة عُقدت في جامعة فرجينيا كومنولث ، عام 1969. بعنوان: الآثار البيولوجية والتداعيات الصحية للإشعاع الميكروي. [ 5 ]

الصفحة 140: دودج - الجوانب السريرية والصحية للتعرض للمجالات الكهرومغناطيسية (مراجعة للأدبيات السوفيتية والشرق أوروبية)

في وقت مبكر من عام 1933، أدرك بعض العلماء السوفييت أن المجالات الكهرومغناطيسية تؤثر على الجهاز العصبي البشري. وفي عام 1937، نشر تورليجين أحد أوائل الدراسات السوفيتية الشاملة حول تأثيرات الموجات السنتيمترية على الجهاز العصبي المركزي. ووجد أن استثارة الجهاز العصبي المركزي تزداد بنسبة 100% عن المستوى الطبيعي عند تشغيل مذبذب شرارة بدائي بالقرب من رأس الشخص الخاضع للدراسة. وفي مقال استعراضي مطول، استشهد ليفشيتس بما لا يقل عن 28 منشورًا سوفيتيًا حول موضوع التأثيرات السريرية والبيولوجية للموجات الدقيقة، والتي نُشرت بحلول نهاية ثلاثينيات القرن العشرين.

خلال أربعينيات وخمسينيات القرن العشرين، شهدت الأبحاث في هذا الموضوع فتورًا مفهومًا بسبب الحرب العالمية الثانية. وبحلول منتصف ونهاية الخمسينيات، ظهرت كمية هائلة من المؤلفات السوفيتية التي تناولت، في معظمها، الجوانب السريرية والصحية للتعرض للموجات الدقيقة، واستمر هذا النشاط دون انقطاع حتى يومنا هذا. وبحلول أوائل الستينيات، أصبحت دول أوروبا الشرقية، تشيكوسلوفاكيا وبولندا، نشطة للغاية في مجال دراسة آثار التعرض للموجات الدقيقة.

في ندوة وارسو عام 1973، بعنوان "الآثار البيولوجية والمخاطر الصحية للإشعاع الميكروويفي"، [ 6 ] قام ZV Gordon وآخرون بتلخيص العمل السوفيتي والأساليب والتفكير في هذا المجال.

الصفحة 22: غوردون - التوجهات الرئيسية ونتائج الأبحاث التي أجريت في الاتحاد السوفيتي حول التأثيرات البيولوجية للموجات الدقيقة

استخدمنا نموذجًا تجريبيًا للإشعاع المتقطع، استنادًا إلى أنظمة الإشعاع الفعلية المصاحبة للإنتاج. ووجدنا، وفقًا لعدد من المؤشرات (تقلبات الوزن وضغط الدم، وتخطيط كهربية الدماغ وتخطيط كهربية العضل، والنشاط الإفرازي العصبي لنوى ما تحت المهاد)، أن التعرض المتقطع للإشعاع يُحدث آثارًا بيولوجية أكثر وضوحًا من تلك الناتجة عن الإشعاع المستمر في ظل ظروف متساوية من حيث الشدة والمدة. ويمكن افتراض أن التعرض المتقطع يُشكل عبئًا أكبر على آليات التكيف والتعويض نظرًا للتغيرات المتكررة في معايير الإشعاع.

دون الخوض في الجانب السريري للبحث، الذي خُصصت له ورقة بحثية مستقلة للدكتورة م. ن. سادسيكوفا، نكتفي بالإشارة إلى أن الارتباطات السريرية الصحية مكّنت من ربط المؤشرات السريرية بشدة الإشعاع الميكروي في الظروف الصناعية. وقد أتاحت هذه البيانات الفريدة، التي تراكمت نتيجة عشرين عامًا من الملاحظات، إمكانية إثبات حقيقة بالغة الأهمية، ألا وهي أن التأثيرات البيولوجية تزداد حدةً مع ازدياد مدة العمل المصحوبة بالتعرض لإشعاع منخفض الشدة (أقل من 1 ميلي واط/سم²).

قبل الخوض في البحث التجريبي، من الضروري تعريف بعض المصطلحات التي غالباً ما تُستخدم بشكل غامض، وهي التأثيرات الحرارية وغير الحرارية. التأثيرات الحرارية هي تلك التبعات البيولوجية الناتجة عن الارتفاع الكلي في درجة حرارة الجسم وأجزائه المختلفة أثناء التعرض للإشعاع، سواءً كان إشعاعاً كلياً أو موضعياً.

التأثيرات الحرارية هي تلك التداعيات البيولوجية الناتجة عن التسخين غير المتجانس للبنى المجهرية للأنسجة البيولوجية غير المتجانسة، وقد تحدث حتى في غياب التأثير الحراري الكلي. أما التأثيرات غير الحرارية أو "الخارجية الحرارية" فتنتج عن تحويل الطاقة الكهرومغناطيسية داخل الجسم إلى شكل آخر من أشكال الطاقة غير الحرارية (مثل امتصاص الرنين الجزيئي، والتفاعل الكيميائي الضوئي، وما إلى ذلك).

إن النقص الحالي في الطرق الكافية لفصل التأثيرات غير الحرارية عن التأثيرات الانتقائية الحرارية هو السبب الوحيد لوضعها معًا تحت الاسم المؤقت للتأثيرات "غير الحرارية".

لقد أثبت عدد من الباحثين السوفيت والأجانب، بشكل مستقل، حدوث تأثيرات بيولوجية واضحة للموجات الدقيقة ذات الشدة التي لا تُحدث تأثيرًا حراريًا كليًا (أقل من 10 ملي واط/سم²). ورغم وجود اختلافات في الآراء حول طبيعة التأثيرات البيولوجية للموجات الدقيقة منخفضة الطاقة، سواء أكانت "غير حرارية" أم "ميكروحرارية"، فلا شك حاليًا في وجود هذه التأثيرات. [...] ومع ذلك، فإن الإشعاع الأقل شدة بمقدار عشرة أضعاف (1 ملي واط/سم²) يُعدّ مهمًا أيضًا من الناحية الطبية، وفقًا لعدد من المؤشرات. فعند التوقف عن التعرض للإشعاع، قد تختفي بعض آثاره، لكن التعرض المطوّل له يؤدي إلى آفات مرضية مدمرة لا رجعة فيها. يتم لفت الانتباه إلى حقيقة أنه، كما هو موضح في الجدول 2، حتى عند شدة منخفضة للغاية مقارنة بتلك المذكورة أعلاه (على سبيل المثال، 500-250 ميكروواط/سم2)، تحدث بعض التأثيرات البيولوجية (ظواهر كهروضوئية مع إعادة ضبط إلى مستوى جديد من نشاط أنظمة الدماغ، وتغيرات في المقاومة المناعية البيولوجية)، بما في ذلك التأثيرات المرضية المحددة (الوظائف التناسلية).

نشر دي آي مكري من المعهد الوطني لعلوم الصحة البيئية مراجعة مماثلة في عام 1980، [ 7 ] تغطي المشاريع المشتركة بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي لتسوية الاختلافات في النتائج.

تشير مراجعة الأدبيات السوفيتية والشرق أوروبية إلى وجود عدد كبير من التأثيرات البيولوجية عند مستويات تعرض أقل من 10 ملي واط/سم². كما تم الإبلاغ عن عدد كبير من التغيرات البيولوجية عند مستويات تعرض أقل من 1 ملي واط/سم². لا تُفصّل معظم هذه الأبحاث تصميم التجارب وتقنيات التعرض. ونظرًا لهذه الثغرات، يوجد دافع قوي في الولايات المتحدة لتجاهل الكثير من نتائج الدراسات السوفيتية والشرق أوروبية. ولمواجهة هذا التوجه المفهوم، سيتم استخدام مثال من البرنامج الأمريكي السوفيتي حول التأثيرات البيولوجية لإشعاع الميكروويف.

في المراحل الأولى من هذا البرنامج، انصبّ التعاون بشكل رئيسي على تبادل نتائج مشاريع متعلقة بالجهاز العصبي المركزي والسلوك. وشملت الأبحاث الأمريكية المشمولة في هذا التعاون تجارب حادة بمستويات تعرض تبلغ 5 ملي واط/سم² فأكثر، بينما كانت التجارب السوفيتية طويلة الأمد بمستويات منخفضة تبلغ 500 بيكو واط/سم² وما دون. وفي نهاية السنة الأولى من التعاون، أبلغ السوفيت عن تغيرات في النشاط الكهروحيوي للدماغ عند مستويات 10 و50 و500 ميكرو واط/سم² في الفئران والأرانب التي تعرضت لمدة 7 ساعات يوميًا على مدار 30 يومًا لإشعاع مستمر بتردد 2375 ميجاهرتز. وقد حفّزت مستويات 10 و50 ميكرو واط/سم² النشاط الدماغي، بينما كبحته مستويات 500 ميكرو واط/سم²، كما يتضح من زيادة موجات دلتا البطيئة عالية السعة في الأرانب. أما عند مستوى 500 ميكرو واط/سم²، فقد لوحظ انخفاض في القدرة على العمل، والنشاط الاستكشافي، وحساسية عتبة الصدمة الكهربائية لدى الفئران. أظهرت الأبحاث التي أجراها باحثون أمريكيون على الفئران المعرضة لـ 5 مللي واط/سم2 لفترات أقصر من التعرض لإشعاع الموجة المستمرة بتردد 2450 ميجاهرتز عدم وجود فرق إحصائي في تخطيط كهربية الدماغ، وعدم وجود تغيير في نشاط الحركة في متاهة سكنية، وعدم وجود تغيير في الأداء على جدول تعزيز بنسبة ثابتة أقل من 5 مللي واط/سم2 (0.5 و1.0 مللي واط/سم2)، ولكن كان هناك اتجاه نحو انخفاض الأداء عند 5 مللي واط/سم2 وانخفاض كبير في الأداء عند 10 و20 مللي واط/سم2.

اتضح جليًا أنه باستثناء معرفتنا الأوسع بالتصميم التجريبي السوفيتي، لم نتقدم خطوةً نحو فهم الاختلافات بين نتائج الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي. عندئذٍ، تقرر إجراء تجربة مماثلة لتحديد ما إذا كان من الممكن ملاحظة تأثيرات مماثلة. عُرِّضت الفئران من الأعلى لمدة 7 ساعات يوميًا، 7 أيام في الأسبوع، لمدة 3 أشهر، لإشعاع شدته 500 ميكروواط/سم². أمضى الدكتور ريتشارد لوفلي من جامعة واشنطن، قائد مشروع التجربة المماثلة، 4 أسابيع في الاتحاد السوفيتي لمراقبة الاختبارات السلوكية والكيميائية الحيوية التي أُجريت على الحيوانات. نتائج هذه الدراسات المماثلة مثيرة للاهتمام للغاية. وجدت الدراسة الأمريكية انخفاضًا في نشاط السلفهيدريل ومستوى كولينستراز الدم، كما ورد في الدراسة السوفيتية. أشارت تحاليل الدم في نهاية فترة التعرض التي استمرت 3 أشهر إلى أن الحيوانات المعرضة، مقارنةً بالحيوانات الضابطة، عانت من فرط الألدوستيرونية. تم تأكيد التفسير الأخير لارتفاع مستويات الصوديوم وانخفاض مستويات البوتاسيوم في الدم من خلال تشريح الجثث والفحص النسيجي للغدد الكظرية، حيث كشف عن وجود فجوات وتضخم في المنطقة الكظرية. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت جميع المعايير السلوكية التي تم تقييمها في نهاية فترة التعرض التي استمرت ثلاثة أشهر اختلافات كبيرة بين المجموعات في نفس اتجاه تلك التي وردت في الدراسة السوفيتية، أي زيادة عتبة الكشف عن الصدمات الكهربائية، وانخفاض النشاط في الحقل المفتوح، وضعف الاحتفاظ باستجابة التجنب عند إعادة التقييم بعد التكييف. يؤكد هذا التكرار لنتائج الدراسة السوفيتية عند 500 ميكروواط/سم² على ضرورة إجراء باحثين أمريكيين لأبحاث طويلة الأمد حول التأثيرات البيولوجية للموجات الدقيقة منخفضة المستوى، وضرورة التقييم الجاد لنتائج الأبحاث السوفيتية وأبحاث أوروبا الشرقية قبل اعتبارها غير صالحة. كما ينبغي تكرار هذه التجارب من قبل باحثين مستقلين في الولايات المتحدة نظرًا لأن الآثار الصحية المذكورة أعلاه قد تكون خطيرة.

الظواهر البيولوجية

تُعد تفاعلات الكائنات الحية مع المجالات الكهرومغناطيسية من مختلف أطياف الطيف الكهرومغناطيسي جزءًا من الدراسات الكهرومغناطيسية الحيوية.

تُدرس الكهرومغناطيسية الحيوية بشكل أساسي من خلال تقنيات الفيزيولوجيا الكهربائية . في أواخر القرن الثامن عشر، سجل الطبيب والفيزيائي الإيطالي لويجي غالفاني هذه الظاهرة لأول مرة أثناء تشريحه لضفدع على طاولة كان يجري عليها تجارب بالكهرباء الساكنة . صاغ غالفاني مصطلح "الكهرباء الحيوانية" لوصف هذه الظاهرة، بينما أطلق عليها معاصروه اسم "الجلفانية" . اعتبر غالفاني ومعاصروه تنشيط العضلات ناتجًا عن سائل أو مادة كهربائية في الأعصاب . [ 8 ] تحدث أحداث كهربائية قصيرة الأمد تُسمى كمونات الفعل في أنواع عديدة من الخلايا الحيوانية التي تُسمى الخلايا القابلة للاستثارة، وهي فئة من الخلايا تشمل الخلايا العصبية والخلايا العضلية وخلايا الغدد الصماء، بالإضافة إلى بعض الخلايا النباتية. تُستخدم كمونات الفعل هذه لتسهيل التواصل بين الخلايا وتنشيط العمليات داخل الخلايا. تُصبح الظواهر الفيزيولوجية لكمونات الفعل ممكنة لأن قنوات الأيونات ذات البوابات الفولتية تسمح بتلاشي جهد الراحة الناتج عن التدرج الكهروكيميائي على جانبي غشاء الخلية .

يُشتبه في أن العديد من الحيوانات تمتلك القدرة على استشعار المجالات الكهرومغناطيسية؛ فعلى سبيل المثال، تمتلك العديد من الحيوانات المائية تراكيب قادرة على استشعار التغيرات في الجهد الكهربائي الناتجة عن تغير المجال المغناطيسي، [ 9 ] بينما يُعتقد أن الطيور المهاجرة تستخدم الاستقبال المغناطيسي في الملاحة. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

يُعتقد أن الحمام والطيور المهاجرة الأخرى تستخدم حاسة المجال المغناطيسي للأرض في الملاحة. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

التأثيرات البيولوجية للإشعاع الكهرومغناطيسي

تتفاعل معظم جزيئات جسم الإنسان بشكل ضعيف مع المجالات الكهرومغناطيسية في نطاقات الترددات الراديوية أو الترددات المنخفضة للغاية . ومن هذه التفاعلات امتصاص الطاقة من هذه المجالات، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأنسجة؛ فكلما زادت شدة المجال، زادت الحرارة. وقد ينتج عن ذلك آثار بيولوجية تتراوح بين ارتخاء العضلات (كما هو الحال في أجهزة العلاج الحراري ) والحروق. [ 17 ] وقد وضعت العديد من الدول والهيئات التنظيمية، مثل اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع غير المؤين، إرشادات سلامة للحد من التعرض للمجالات الكهرومغناطيسية إلى مستوى غير حراري. ويمكن تعريف ذلك إما بالتسخين إلى الحد الذي يمكن عنده تبديد الحرارة الزائدة، أو بزيادة ثابتة في درجة الحرارة لا يمكن رصدها بالأجهزة الحالية، مثل 0.1 درجة مئوية. ومع ذلك، فقد ثبت وجود آثار بيولوجية حتى مع هذا التعرض غير الحراري؛ وقد اقتُرحت آليات مختلفة لتفسير هذه الآثار، [ 18 ] وقد تكون هناك عدة آليات كامنة وراء الظواهر المختلفة التي لوحظت. 

تم الإبلاغ عن العديد من التأثيرات السلوكية بدرجات متفاوتة نتيجة التعرض للمجالات المغناطيسية، وخاصةً المجالات المغناطيسية النبضية. ويبدو أن شكل النبضة المستخدمة عاملٌ مهمٌ في التأثير السلوكي الملحوظ؛ فعلى سبيل المثال، وُجد أن مجالًا مغناطيسيًا نبضيًا، صُمم في الأصل للتصوير بالرنين المغناطيسي الطيفي ، ويُشار إليه باسم التحفيز المغناطيسي منخفض المجال ، يُحسّن مؤقتًا الحالة المزاجية التي أبلغ عنها مرضى ثنائي القطب، [ 19 ] بينما لم يكن لنبضة أخرى في التصوير بالرنين المغناطيسي أي تأثير. كما وُجد في دراسات أخرى أن التعرض لكامل الجسم لمجال مغناطيسي نبضي يُغير توازن الوقوف وإدراك الألم. [ 20 ] [ 21 ]

يمكن لمجال مغناطيسي قوي ومتغير أن يُحدث تيارات كهربائية في الأنسجة الموصلة كالدماغ. وبما أن المجال المغناطيسي يخترق الأنسجة، فإنه يُمكن توليده خارج الرأس ليُحدث تيارات داخله، مما يُسبب التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS). تُزيل هذه التيارات استقطاب الخلايا العصبية في جزء مُحدد من الدماغ، مما يُؤدي إلى تغييرات في أنماط النشاط العصبي. [ 22 ] في علاج التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة بالنبضات المتكررة (rTMS)، قد يُؤدي وجود أقطاب تخطيط كهربية الدماغ (EEG) غير المتوافقة إلى تسخين الأقطاب، وفي الحالات الشديدة، إلى حروق جلدية. [ 23 ] يُحاول عدد من العلماء والأطباء استخدام التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) كبديل للعلاج بالصدمات الكهربائية (ECT) لعلاج اضطرابات مثل الاكتئاب الحاد والهلوسة. فبدلاً من صدمة كهربائية قوية واحدة عبر الرأس كما في العلاج بالصدمات الكهربائية، يتم في علاج التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) إيصال عدد كبير من النبضات الضعيفة نسبيًا، عادةً بمعدل حوالي 10 نبضات في الثانية. إذا تم إيصال نبضات قوية جداً وبسرعة عالية إلى الدماغ، فإن التيارات المستحثة يمكن أن تسبب تشنجات تشبه إلى حد كبير ما يحدث في العلاج بالصدمات الكهربائية الأصلي . [ 24 ] [ 25 ] في بعض الأحيان، يتم ذلك عمداً لعلاج الاكتئاب، كما هو الحال في العلاج بالصدمات الكهربائية.

تأثيرات الإشعاع الكهرومغناطيسي على صحة الإنسان

على الرغم من أن الآثار الصحية للمجالات الكهربائية والمغناطيسية ذات التردد المنخفض للغاية (من 0 إلى 300  هرتز) الناتجة عن خطوط نقل الطاقة، وترددات الراديو/الميكروويف (من 10  ميجاهرتز إلى 300  جيجاهرتز) [ 26 ] [ 27 ] المنبعثة من هوائيات الراديو والشبكات اللاسلكية قد دُرست جيدًا، إلا أن النطاق المتوسط ​​(من 300  هرتز إلى 10  ميجاهرتز) لم يحظَ بالدراسة الكافية. وقد كان من الصعب إثبات التأثيرات المباشرة للكهرومغناطيسية الراديوية منخفضة الطاقة على صحة الإنسان، وتقتصر الآثار الموثقة التي تهدد الحياة من المجالات الكهرومغناطيسية الراديوية على مصادر الطاقة العالية القادرة على إحداث تأثيرات حرارية كبيرة [ 28 ] والأجهزة الطبية مثل منظمات ضربات القلب وغيرها من الغرسات الإلكترونية. [ 29 ] ومع ذلك، فقد أُجريت العديد من الدراسات على المجالات الكهرومغناطيسية للتحقق من تأثيراتها على استقلاب الخلايا، وموت الخلايا المبرمج ، ونمو الأورام. [ 30 ]

وجدت الإشعاعات الكهرومغناطيسية في نطاق التردد المتوسط ​​مكانًا لها في الممارسة الطبية الحديثة لعلاج التئام العظام وتحفيز الأعصاب وتجديدها. كما أنها معتمدة في بعض الدول كعلاج للسرطان، وتحديدًا لعلاج الورم الأرومي الدبقي والورم المتوسط ​​الخبيث ، وذلك باستخدام حقول علاجية للأورام تعتمد على حقول كهربائية متناوبة بتردد يتراوح بين 100 و300 كيلوهرتز. [ 31 ] [ 32 ] ومع ذلك، لا تزال فعالية هذه الطريقة محل جدل بين الخبراء الطبيين. [ 33 ] ولأن بعض هذه الطرق تستخدم حقولًا مغناطيسية تُحفز تيارات كهربائية في الأنسجة الحيوية، بينما تستخدم طرق أخرى حقولًا كهربائية فقط، فإن هذه الطرق تُصنف تقنيًا ضمن العلاجات الكهربائية ، على الرغم من أن استخدامها مع الأجهزة الإلكترونية الحديثة يضعها في فئة التفاعلات الكهرومغناطيسية الحيوية. 

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ DTIC ADA159221: العلوم البيولوجية والكهرومغناطيسية الحيوية في أوروبا: تقرير موجز، ص 5
  2. ↑ https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11610730/ الأبحاث المبكرة حول التأثيرات البيولوجية لإشعاع الميكروويف: 1940-1960
  3. ↑ https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.1910.0032 التأثير الفسيولوجي للمجال المغناطيسي المتناوب
  4. ↑ https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17788965/ الأحاسيس البصرية الناتجة عن المجال المغناطيسي المتناوب
  5. ↑ https://zoryglaser.com/wp-content/uploads/2021/03/Biological_Effects_and_Health_Implications_of_Microwave_Radiation.pdf جامعة فرجينيا كومنولث 1969: الآثار البيولوجية والآثار الصحية للإشعاع الميكروي
  6. ↑ https://archive.org/details/biologiceffectsh0000unse/mode/2up ندوة وارسو 1973: الآثار البيولوجية والمخاطر الصحية للإشعاع الميكروي
  7. ↑ https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1455855 الأبحاث السوفيتية والشرق أوروبية حول التأثيرات البيولوجية للإشعاع الميكروي
  8. ↑ مايرز، ريتشارد (2003). أساسيات الكيمياء . ويستبورت، كونيتيكت: دار غرينوود للنشر. الصفحات 172-174 . ISBN  978-0-313-31664-7.
  9. ^ موريتسن ، هنريك (يونيو 2018). “الملاحة لمسافات طويلة والاستقبال المغناطيسي في الحيوانات المهاجرة”. طبيعة . 558 (7708): 50–59 . بيب كود : 2018Natur.558...50M . دوى : 10.1038/s41586-018-0176-1 . بميد 29875486 . S2CID 46953903 .  
  10. ^ ويلتشكو، روسويثا؛ ويلتشكو، وولفغانغ (4 سبتمبر 2019). "الاستقبال المغناطيسي في الطيور" . مجلة واجهة الجمعية الملكية . 16 (158) 20190295. دوى : 10.1098/rsif.2019.0295 . بمك 6769297 . بميد 31480921 .  
  11. ↑ وو، لي-تشينغ؛ ديكمان، ج. ديفيد (25 مايو 2012). "الارتباطات العصبية للحاسة المغناطيسية" . مجلة ساينس . 336 (6084): 1054-1057 . Bibcode : 2012Sci...336.1054W . doi : 10.1126 /science.1216567 . PMID 22539554. S2CID 206538783 .  
  12. ↑ وو، لي-تشينغ؛ ديكمان، ج. ديفيد (8 مارس 2011). "الاستقبال المغناطيسي في دماغ الطيور بوساطة جزئية من لاجينا الأذن الداخلية" . علم الأحياء الحالي . 21 (5): 418-423 . Bibcode : 2011CBio...21..418W . doi : 10.1016/j.cub.2011.01.058 . PMC 3062271. PMID 21353559 .  
  13. ^ نيمبف، سيمون. نوردمان، جريجوري تشارلز. كاغرباور، دانيال. مالكمبر، إريك باسكال؛ لاندلر، لوكاس؛ باباداكي-أناستاسوبولو، أرتميس؛ أوشاكوفا، ليوبوف؛ أندريا فينينجر-وينزيرل؛ نوفاتشكوفا، ماريا؛ فنسنت، بيتر؛ ليندل، توماس. كولومبيني، مارتن؛ ميسون، ماثيو J.؛ كييس ، ديفيد أنتوني (2 ديسمبر 2019). "آلية افتراضية للاستقبال المغناطيسي عن طريق الحث الكهرومغناطيسي في الأذن الداخلية للحمام" . علم الأحياء الحالي . 29 (23): 4052-4059.e4. بيب كود : 2019CBio...29E4052N . دوى : 10.1016/j.cub.2019.09.048 . PMID 31735675 . 
  14. ^ ويلتشكو، روسويثا؛ ويلتشكو، وولفغانغ (4 سبتمبر 2019). "الاستقبال المغناطيسي في الطيور" . مجلة واجهة الجمعية الملكية . 16 (158) 20190295. دوى : 10.1098/rsif.2019.0295 . بمك 6769297 . بميد 31480921 .  
  15. ↑ وو، لي-تشينغ؛ ديكمان، ج. ديفيد (25 مايو 2012). "الارتباطات العصبية للحاسة المغناطيسية" . مجلة ساينس . 336 (6084): 1054-1057 . Bibcode : 2012Sci...336.1054W . doi : 10.1126 /science.1216567 . PMID 22539554. S2CID 206538783 .  
  16. ↑ وو، لي-تشينغ؛ ديكمان، ج. ديفيد (8 مارس 2011). "الاستقبال المغناطيسي في دماغ الطيور بوساطة جزئية من لاجينا الأذن الداخلية" . علم الأحياء الحالي . 21 (5): 418-423 . Bibcode : 2011CBio...21..418W . doi : 10.1016/j.cub.2011.01.058 . PMC 3062271. PMID 21353559 .  
  17. ↑ "مخاطر بيئة التصوير بالرنين المغناطيسي" . مركز مارتينوس للتصوير الطبي الحيوي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 مارس 2013 .
  18. ↑ بينهي، 2002
  19. ↑ روهان، مايكل؛ بارو، إيمي؛ ستول، أندرو ل؛ ديموبولوس، كريستينا؛ فريدمان، سيث؛ داغر، ستيفن؛ هينين، جون؛ كوهين، بروس م؛ رينشو، بيري ف (2004). "التحفيز المغناطيسي منخفض المجال في الاكتئاب ثنائي القطب باستخدام محفز قائم على التصوير بالرنين المغناطيسي" ( ملف PDF) . المجلة الأمريكية للطب النفسي . 161 (1): 93-98 . doi : 10.1176/appi.ajp.161.1.93 . PMID 14702256. S2CID 14432285. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 27 فبراير 2019.  
  20. ↑ توماس، أ. و.؛ وايت، ك. ب.؛ دروست، د. ج.؛ كوك، س. م.؛ براتو، ف. س. (2001). "مقارنة بين مرضى التهاب المفاصل الروماتويدي والألم العضلي الليفي وأفراد أصحاء تعرضوا لحقل مغناطيسي نابض (200 ميكروتسلا): تأثيراته على توازن الوقوف الطبيعي". رسائل علم الأعصاب . 309 (1): 17-20 . doi : 10.1016/S0304-3940(01)02009-2 . PMID 11489536. S2CID 6634766 .  
  21. ↑ شوباك، نعومي م؛ براتو، فرانك س؛ توماس، أليكس و (2004). "تعرض الإنسان لحقل مغناطيسي نبضي محدد: تأثيراته على عتبات الإحساس الحراري والألم". رسائل علم الأعصاب . 363 (2): 157-162 . doi : 10.1016/j.neulet.2004.03.069 . PMID 15172106. S2CID 41394936 .  
  22. ↑ تود هاتون، كارل لانوشا، دكتور في الطب ريتشارد بيرموديس، كيمبرلي كريس. التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة: ما تحتاج إلى معرفته .
  23. ↑ روث، برادلي جيه؛ باسكوال-ليون، ألفارو؛ كوهين، ليوناردو جي؛ هاليت، مارك (1992). "تسخين الأقطاب المعدنية أثناء التحفيز المغناطيسي السريع: خطر محتمل على السلامة". تخطيط كهربية الدماغ وعلم وظائف الأعصاب السريري/قسم الكمونات المستحثة . 85 (2): 116-123 . doi : 10.1016/0168-5597(92)90077-O . PMID 1373364 . 
  24. ↑ واسرمان، إريك م (1998). "مخاطر وسلامة التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة: تقرير ومبادئ توجيهية مقترحة من ورشة العمل الدولية حول سلامة التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة، 5-7 يونيو 1996" . تخطيط كهربية الدماغ وعلم وظائف الأعصاب السريري/قسم الكمونات المستحثة . 108 (1): 1-16 . doi : 10.1016/S0168-5597(97)00096-8 . PMID 9474057 . 
  25. ↑ روسي، سيمون؛ هالت، مارك؛ روسيني، باولو م؛ باسكوال-ليون، ألفارو (2009). "السلامة، والاعتبارات الأخلاقية، وإرشادات التطبيق لاستخدام التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة في الممارسة السريرية والبحث" . علم وظائف الأعصاب السريري . 120 (12): 2008-39 . doi : 10.1016/j.clinph.2009.08.016 . hdl : 11572/145680 . PMC 3260536. PMID 19833552 .  
  26. ↑ فونك، ريتشارد إتش دبليو؛ مونسي، توماس كيه (2006). "تأثيرات المجالات الكهرومغناطيسية على الخلايا: مناهج فسيولوجية وعلاجية وآليات جزيئية للتفاعل" . الخلايا والأنسجة والأعضاء . 182 (2): 59-78 . doi : 10.1159/000093061 . PMID 16804297. S2CID 10705650 .  
  27. ↑ شاهين، سابا؛ بانيرجي، سومانشو؛ سينغ، سوريا بال؛ تشاتورفيدي، تشاندرا موهيني (2015). "إشعاع الميكروويف بتردد 2.45 جيجاهرتز يُضعف التعلم والذاكرة المكانية عبر موت الخلايا المبرمج في الحصين، المُعتمد على البروتين p53 وغير المُعتمد عليه، والمُستحث بالإجهاد التأكسدي/النيتروزي: الأساس الجزيئي والآلية الكامنة" . مجلة العلوم السمية . 148 (2): 380-399 . doi : 10.1093/toxsci/kfv205 . PMID 26396154 . 
  28. ^ إيغاراشي، يوتاكا؛ ماتسودا، يوكو؛ فيوز، أكيرا؛ إيشيواتا، توشيوكي؛ نايتو، زينيا؛ يوكوتا، هيرويوكي (2015). "الفيزيولوجيا المرضية لإصابات الدماغ المؤلمة الناجمة عن الموجات الدقيقة" . التقارير الطبية الحيوية . 3 (4): 468-472 . دوى : 10.3892/br.2015.454 . بمك 4487000 . بميد 26171150 .  
  29. ↑ المجالات الكهرومغناطيسية والصحة العامة: الترددات المتوسطة. نشرة معلوماتية، فبراير 2005. منظمة الصحة العالمية. تم الاطلاع عليها في أغسطس 2013.
  30. ↑ فارتنبرغ، ماريا؛ ويرتز، نينا؛ غروب، ألكسندر؛ نيدرماير، فيلهلم؛ هيشيلر، يورغن؛ بيترز، ساسكيا سي؛ ساور، هاينريش (2008). "تحفز المجالات الكهربائية للتيار المستمر موت الخلايا المبرمج في خلايا سرطان الغشاء المخاطي للفم بواسطة أنواع الأكسجين التفاعلية المشتقة من أوكسيداز NADPH". الكهرومغناطيسية الحيوية . 29 (1): 47-54 . doi : 10.1002/bem.20361 . PMID 17786977. S2CID 21881355 .  
  31. ↑ كولومبوس، جينا (18 يوليو 2026). "إدارة الغذاء والدواء الأمريكية توافق على أول علاج لورم الظهارة المتوسطة الخبيث في غشاء الجنب منذ أكثر من 15 عامًا" . مجلة كيور . إم جيه إتش لعلوم الحياة . تاريخ الاسترجاع: 18 يوليو 2026 .
  32. ↑ سيريسولي، جيوفاني لوكا؛ مانارينو، لورا؛ باراكيني، لارا؛ غروسو، فيديريكا (مارس 2025). "ورم الظهارة المتوسطة الجنبي: تقارير حالات عن البقاء على قيد الحياة لفترة طويلة دون تطور المرض مع العلاج بالمجالات المعالجة للأورام (TTFields)". المشاكل الحالية في السرطان: تقارير الحالات . 17 100342. doi : 10.1016/j.cpccr.2024.100342 .
  33. ↑ ويك، وولفغانغ (25 فبراير 2016). " مجالات TTT: من أين يأتي كل هذا التشكيك؟" . علم الأورام العصبي . 18 (3): 303-305 . doi : 10.1093/neuonc/now012 . PMC 4767251. PMID 26917587 .  

مراجع

المنظمات

الكتب

  • أدي دبليو آر، لورانس إيه إف، الديناميكا الكهربائية غير الخطية في الأنظمة البيولوجية، دار بلينوم للنشر، نيويورك، 1984. رقم ISBN 978-1-4613-2789-9
  • بيكر، روبرت أو.؛ ​​أندرو أ. مارينو، الكهرومغناطيسية والحياة ، مطبعة جامعة ولاية نيويورك، ألباني، 1982. ISBN 0-87395-561-7.
  • بيكر، روبرت أو.؛ ​​الجسم الكهربائي: الكهرومغناطيسية وأساس الحياة ، دار ويليام مورو وشركاه، 1985. ISBN 0-688-00123-8.
  • بيكر، روبرت أو.؛ ​​تيارات متقاطعة: وعود الطب الكهربائي، ومخاطر التلوث الكهربائي ، تارتشر، 1989. ISBN 0-87477-536-1.
  • بينهي، في إن، علم الأحياء المغناطيسي: المشكلات الفيزيائية الأساسية . سان دييغو: أكاديميك برس، 2002. ISBN 0-12-100071-0.
  • برودور بول؛ تيارات الموت ، سيمون وشوستر ، 2000. ISBN 0-7432-1308-4.
  • كاربنتر، ديفيد أو.؛ ​​سينيريك أيرابيتيان، التأثيرات البيولوجية للمجالات الكهربائية والمغناطيسية ، المجلد 1  : المصادر والآليات، دار النشر الأكاديمية، 1994. ISBN 0-12-160261-3.
  • كاربنتر، ديفيد أو.؛ ​​سينيريك أيرابيتيان، الآثار البيولوجية للمجالات الكهربائية والمغناطيسية  : الآثار المفيدة والضارة (المجلد 2)، دار النشر الأكاديمية، 1994. ISBN 0-12-160261-3.
  • شيابريرا أ. (محرر)، التفاعلات بين المجالات الكهرومغناطيسية والخلايا ، سبرينغر، 1985. ISBN 0-306-42083-X.
  • حبش, رياض WY; المجالات الكهرومغناطيسية والإشعاع: التأثيرات الحيوية البشرية والسلامة ، مارسيل ديكر، 2001. ISBN 0-8247-0677-3.
  • هورتون، ويليام ف.؛ شاول غولدبرغ، المجالات المغناطيسية ذات التردد العالي والصحة العامة ، دار نشر سي آر سي ، 1995. رقم ISBN 0-8493-9420-1.
  • ماي وان، هو؛ وآخرون، الديناميكا الكهربائية الحيوية والتواصل الحيوي ، وورلد ساينتيفيك، 1994. ISBN 981-02-1665-3.
  • مالمفو، جاكو؛ روبرت بلونسي، الكهرومغناطيسية الحيوية: مبادئ وتطبيقات المجالات الكهرومغناطيسية الحيوية ، مطبعة جامعة أكسفورد ، 1995. ISBN 0-19-505823-2.
  • أوكونور، ماري إي. (محررة)، وآخرون، الطب الكهرومغناطيسي الناشئ ، سبرينغر، 1990. ISBN 0-387-97224-2.

المجلات

  • تاريخ موجز للكهرومغناطيسية الحيوية ، بقلم جاكو وبلونسي.
  • مشاكل المجال الكهروحيوي المباشر والمعكوس
  • نماذج ثلاثية الأبعاد لجسم الإنسان لبرامج MATLAB و Ansoft/ANSYS HFSS و Octave (نماذج ثلاثية الأبعاد من أشخاص حقيقيين، ونماذج ثلاثية الأبعاد لمشروع الإنسان المرئي)