الكهرومغناطيسية الحيوية

الكهرومغناطيسية الحيوية ، والمعروفة أيضًا باسم الكهرومغناطيسية الحيوية ، هي دراسة التفاعل بين المجالات الكهرومغناطيسية والكيانات البيولوجية. تشمل مجالات الدراسة المجالات الكهرومغناطيسية التي تنتجها الخلايا الحية أو الأنسجة أو الكائنات الحية ، وتأثيرات المصادر التي صنعها الإنسان للمجالات الكهرومغناطيسية مثل الهواتف المحمولة ، وتطبيق الإشعاع الكهرومغناطيسي في علاجات علاج حالات مختلفة.

تُدرس الكهرومغناطيسية الحيوية في المقام الأول من خلال تقنيات علم وظائف الأعضاء الكهربائية . في أواخر القرن الثامن عشر، سجل الطبيب والفيزيائي الإيطالي لويجي جالفاني هذه الظاهرة لأول مرة أثناء تشريح ضفدع على طاولة كان يجري فيها تجارب بالكهرباء الساكنة . صاغ جالفاني مصطلح الكهرباء الحيوانية لوصف الظاهرة، بينما أطلق عليها المعاصرون اسم الجلفنة . اعتبر جالفاني ومعاصروه أن تنشيط العضلات ناتج عن سائل أو مادة كهربائية في الأعصاب . ^[1] تحدث أحداث كهربائية قصيرة العمر تسمى إمكانات الفعل في عدة أنواع من الخلايا الحيوانية والتي تسمى الخلايا القابلة للإثارة، وهي فئة من الخلايا تشمل الخلايا العصبية وخلايا العضلات والخلايا الصماء، وكذلك في بعض الخلايا النباتية. تُستخدم إمكانات الفعل هذه لتسهيل الاتصال بين الخلايا وتنشيط العمليات داخل الخلايا. الظواهر الفسيولوجية لإمكانات الفعل ممكنة لأن قنوات الأيونات ذات البوابات الجهدية تسمح لإمكانات الراحة الناتجة عن التدرج الكهروكيميائي على جانبي غشاء الخلية بالحل. ^{[ بحاجة لمصدر ]} .

يُشتبه في أن العديد من الحيوانات لديها القدرة على استشعار المجالات الكهرومغناطيسية؛ على سبيل المثال، تمتلك العديد من الحيوانات المائية هياكل قادرة على استشعار التغيرات في الجهد الكهربي الناجم عن تغيير المجال المغناطيسي، ^[2] بينما يُعتقد أن الطيور المهاجرة تستخدم الاستشعار المغناطيسي في الملاحة. ^{[3] [4] [5]}

تتفاعل معظم الجزيئات في جسم الإنسان بشكل ضعيف مع المجالات الكهرومغناطيسية في نطاقات التردد اللاسلكي أو الترددات المنخفضة للغاية . ^{[ بحاجة لمصدر ]} أحد هذه التفاعلات هو امتصاص الطاقة من المجالات، مما قد يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الأنسجة؛ ستنتج المجالات الأكثر كثافة تسخينًا أكبر. يمكن أن يؤدي هذا إلى تأثيرات بيولوجية تتراوح من استرخاء العضلات (كما ينتج عن جهاز العلاج بالحرارة ) إلى الحروق. ^[10] وضعت العديد من الدول والهيئات التنظيمية مثل اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع غير المؤين إرشادات السلامة للحد من التعرض للمجالات الكهرومغناطيسية إلى مستوى غير حراري. يمكن تعريف ذلك إما بالتسخين فقط إلى النقطة التي يمكن عندها تبديد الحرارة الزائدة، أو كزيادة ثابتة في درجة الحرارة لا يمكن اكتشافها بالأدوات الحالية مثل 0.1 درجة مئوية. ^{[ بحاجة لمصدر ]} ومع ذلك، فقد ثبت وجود تأثيرات بيولوجية لهذه التعرضات غير الحرارية؛ ^{[ بحاجة لمصدر ]} وقد تم اقتراح آليات مختلفة لتفسيرها، ^[11] وقد تكون هناك عدة آليات تكمن وراء الظواهر المختلفة التي لوحظت.

تم الإبلاغ عن العديد من التأثيرات السلوكية بدرجات متفاوتة من الشدة من التعرض للحقول المغناطيسية، وخاصة مع المجالات المغناطيسية النبضية. يبدو أن شكل النبضة المحدد المستخدم هو عامل مهم للتأثير السلوكي الذي يُرى؛ على سبيل المثال، وجد أن المجال المغناطيسي النبضي المصمم في الأصل للتصوير بالرنين المغناطيسي الطيفي ، والمشار إليه باسم التحفيز المغناطيسي منخفض المجال ، يحسن مؤقتًا الحالة المزاجية المبلغ عنها للمريض في مرضى الاضطراب ثنائي القطب، ^[12] بينما لم يكن لنبضة أخرى من التصوير بالرنين المغناطيسي أي تأثير. وجد أن تعرض الجسم بالكامل لحقل مغناطيسي نبضي يغير التوازن أثناء الوقوف وإدراك الألم في دراسات أخرى. ^{[13] [14]}

يمكن لحقل مغناطيسي قوي متغير أن يحفز تيارات كهربائية في الأنسجة الموصلة مثل الدماغ. نظرًا لأن المجال المغناطيسي يخترق الأنسجة، فيمكن توليده خارج الرأس لتحفيز التيارات داخله، مما يتسبب في تحفيز مغناطيسي عبر الجمجمة (TMS). تعمل هذه التيارات على استقطاب الخلايا العصبية في جزء محدد من الدماغ، مما يؤدي إلى تغييرات في أنماط النشاط العصبي. ^[15] في علاج التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة بالنبضات المتكررة أو rTMS، يمكن أن يؤدي وجود أقطاب تخطيط كهربية الدماغ غير المتوافقة إلى تسخين الأقطاب، وفي الحالات الشديدة، حروق الجلد. ^[16] يحاول عدد من العلماء والأطباء السريريين استخدام التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة ليحل محل العلاج بالصدمات الكهربائية (ECT) لعلاج اضطرابات مثل الاكتئاب الشديد والهلوسة. بدلاً من صدمة كهربائية قوية واحدة عبر الرأس كما هو الحال في العلاج بالصدمات الكهربائية، يتم توصيل عدد كبير من النبضات الضعيفة نسبيًا في علاج التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة، عادةً بمعدل حوالي 10 نبضات في الثانية. إذا تم توصيل نبضات قوية جدًا بمعدل سريع إلى المخ، فإن التيارات المستحثة يمكن أن تسبب تشنجات تمامًا كما هو الحال في العلاج بالصدمات الكهربائية الأصلي . ^{[17] [18]} في بعض الأحيان، يتم ذلك عمدًا لعلاج الاكتئاب، كما هو الحال في العلاج بالصدمات الكهربائية.

في حين تمت دراسة التأثيرات الصحية الناجمة عن المجالات الكهربائية والمغناطيسية ذات التردد المنخفض للغاية (ELF) (0 إلى 300 هرتز) التي تولدها خطوط الكهرباء، وترددات الراديو/الميكروويف (RF) (10 ميجا هرتز - 300 جيجا هرتز) ^{[19] [20]} المنبعثة من هوائيات الراديو والشبكات اللاسلكية بشكل جيد، إلا أن النطاق المتوسط ​​(300 هرتز إلى 10 ميجا هرتز) تمت دراسته بدرجة أقل بكثير. ^{[ بحاجة لمصدر ]} كان من الصعب إثبات التأثيرات المباشرة للمجالات الكهرومغناطيسية ذات التردد اللاسلكي المنخفض الطاقة على صحة الإنسان، وتقتصر التأثيرات المهددة للحياة الموثقة من المجالات الكهرومغناطيسية ذات التردد اللاسلكي على مصادر الطاقة العالية القادرة على التسبب في تأثيرات حرارية كبيرة ^[21] والأجهزة الطبية مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب وغيرها من الغرسات الإلكترونية. ^[22] ومع ذلك، أجريت العديد من الدراسات باستخدام المجالات الكهرومغناطيسية للتحقيق في آثارها على عملية التمثيل الغذائي للخلايا، وموت الخلايا المبرمج ، ونمو الورم. ^[23]

لقد وجد الإشعاع الكهرومغناطيسي في نطاق التردد المتوسط ​​مكانًا في الممارسة الطبية الحديثة لعلاج التئام العظام وتحفيز الأعصاب وتجديدها. كما تمت الموافقة عليه كعلاج للسرطان ^{[ أين؟ ]} في شكل حقول علاج الورم ، باستخدام حقول كهربائية متناوبة في نطاق التردد 100-300 كيلو هرتز. ^{[ بحاجة لمصدر ]} ومع ذلك، تظل فعالية هذه الطريقة مثيرة للجدل بين الخبراء الطبيين. ^[24] نظرًا لأن بعض هذه الطرق تنطوي على حقول مغناطيسية تستدعي التيارات الكهربائية في الأنسجة البيولوجية والبعض الآخر ينطوي فقط على حقول كهربائية، فهي علاجات كهربائية بالمعنى الدقيق للكلمة ، على الرغم من أن طرق تطبيقها مع المعدات الإلكترونية الحديثة قد وضعتها في فئة التفاعلات الكهرومغناطيسية الحيوية. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

• جمعية الكهرومغناطيسية الحيوية (BEMS)
• الجمعية الأوروبية للمغناطيسية الحيوية الكهرومغناطيسية (EBEA)
• جمعية التنظيم الفيزيائي في علم الأحياء والطب (SPRBM) (المعروفة سابقًا باسم جمعية الإصلاح والنمو الكهربائي الحيوي، BRAGS)
• الجمعية الدولية للكهرومغناطيسية الحيوية (ISBEM)
• مختبر الكهرومغناطيسية الحيوية في جامعة كلية كورك، أيرلندا
• معهد الكهرومغناطيسية الحيوية
• جامعة فاندربيلت، مجموعة الفيزياء الحية، الصفحة المؤرشفة
• معهد راجنار جرانيت.
• معهد الفوتونيات والإلكترونيات AS CR، قسم الديناميكا الحيوية الكهربائية.

• 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 ، ويليام مورو وشركاه، 1985. ISBN 0-688-00123-8 . 
• بيكر، روبرت أو.؛ ​​التيارات المتقاطعة: وعد الطب الكهربائي، ومخاطر التلوث الكهربائي ، تارتشر، 1989. ISBN 0-87477-536-1 . 
• Binhi, VN, Magnetobiology: Underlying Physical Problems . سان دييغو: أكاديميك بريس، 2002. ISBN 0-12-100071-0 . 
• بروديور بول؛ تيارات الموت ، سايمون وشوستر، 2000. ISBN 0-7432-1308-4 . 
• كاربنتر، ديفيد أو.؛ ​​سينيريك أيرابيتيان، التأثيرات البيولوجية للحقول الكهربائية والمغناطيسية ، المجلد 1: المصادر والآليات، أكاديميك بريس، 1994. ISBN 0-12-160261-3 . 
• كاربنتر، ديفيد أو.؛ ​​سينيريك أيرابيتيان، التأثيرات البيولوجية للحقول الكهربائية والمغناطيسية: التأثيرات المفيدة والضارة (المجلد 2)، أكاديميك بريس، 1994. ISBN 0-12-160261-3 . 
• تشيابريرا أ. (المحرر)، 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.؛ سول جولدبرج، المجالات المغناطيسية للترددات والقدرة والصحة العامة ، مطبعة CRC، 1995. ISBN 0-8493-9420-1 . 
• Mae-Wan, Ho; et al., Bioelectrodynamics and Biocommunication , World Scientific, 1994. ISBN 981-02-1665-3 . 
• مالميفو، جاكو؛ روبرت بلونسي، الكهرومغناطيسية الحيوية: مبادئ وتطبيقات المجالات الكهربائية الحيوية والمجالات المغناطيسية الحيوية، مطبعة جامعة أكسفورد، 1995. ISBN 0-19-505823-2 . 
• أوكونور، ماري إي. (المحرر)، وآخرون، الطب الكهرومغناطيسي الناشئ ، سبرينغر، 1990. ISBN 0-387-97224-2 . 

• الكهرومغناطيسية الحيوية
• الكيمياء الحيوية الكهربائية
• المجلة الأوروبية للفيزياء الحيوية
• المجلة الدولية للكهرومغناطيسية الحيوية ، ISBEM، 1999 حتى الآن، ( ISSN  1456-7865)
• أرشيف الأبحاث والتكنولوجيا الحيوية المغناطيسية (لم يعد ينشر)
• الفيزياء الحيوية ، النسخة الإنجليزية من "الفيزياء الحيوية" الروسية ( ISSN  0006-3509)
• Radiatsionnaya Bioliogiya Radioecologia ("علم الأحياء الإشعاعي وعلم البيئة الإشعاعية"، باللغة الروسية) ( ISSN  0869-8031)

• تاريخ موجز للكهرومغناطيسية الحيوية، بقلم جاكو وبلونسي.
• مسائل المجال الكهربائي الحيوي المباشر والعكسي
• شبكات جسم الإنسان لـ MATLAB وAnsoft/ANSYS HFSS وOctave (شبكات سطحية من كائنات حقيقية، شبكات لمشروع الإنسان المرئي)