Magnetobiologi - Magnetobiology

Magnetobiologi är studien av biologiska effekter av huvudsakligen svaga statiska och lågfrekventa magnetfält, som inte orsakar uppvärmning av vävnader. Magnetobiologiska effekter har unika egenskaper som uppenbarligen skiljer dem från termiska effekter; ofta observeras de för alternerande magnetfält bara i separata frekvens- och amplitudintervall. De är också beroende av samtidigt närvarande statiska magnetiska eller elektriska fält och deras polarisering.

Magnetobiologi är en delmängd av bioelektromagnetik . Bioelektromagnetism och biomagnetism är studier av biologiska organismers produktion av elektromagnetiska och magnetiska fält. Organismers avkänning av magnetfält kallas magnetoreception .

Biologiska effekter av svaga lågfrekventa magnetfält, mindre än cirka 0,1 millitesla (eller 1 Gauss ) och 100 Hz motsvarande, utgör ett fysikproblem. Effekterna ser paradoxala ut, för energikvantet för dessa elektromagnetiska fält är med många värderingar mindre än energiskalan för en elementär kemisk handling. Å andra sidan är fältintensiteten inte tillräcklig för att orsaka någon märkbar uppvärmning av biologiska vävnader eller irritera nerver av de inducerade elektriska strömmarna.

Effekter

Ett exempel på en magnetobiologisk effekt är magnetisk navigering av migrerande djur med hjälp av magnetoreception . Många djurordningar, till exempel vissa fåglar, marina sköldpaddor, reptiler, amfibier och laxfiskar, kan upptäcka små variationer av det geomagnetiska fältet och dess magnetiska lutning för att hitta sina säsongsmässiga livsmiljöer. De sägs använda en "lutningskompass". Vissa kräftdjur, taggiga hummer, benfiskar, insekter och däggdjur har visat sig använda en "polaritetskompass", medan det hos sniglar och broskfiskar ännu inte är typ av kompass. Lite är känt om andra ryggradsdjur och leddjur. Deras uppfattning kan vara i storleksordningen tiotals nanoteslas.

Magnetisk intensitet som en del av navigeringskartan över duvor hade diskuterats sedan slutet av artonhundratalet. En av de tidigaste publikationerna för att bevisa att fåglar använder magnetisk information var en studie från 1972 om kompassen för europeiska robins av Wolfgang Wiltschko . En dubbelblindad studie från 2014 visade att europeiska robins utsatta för lågnivå elektromagnetiskt brus mellan cirka 20 kHz och 20 MHz, inte kunde orientera sig med sin magnetkompass. När de gick in i aluminiumskärmade hyddor, som dämpade elektromagnetiskt brus i frekvensområdet från 50 kHz till 5 MHz med ungefär två storleksordningar, återkom deras orientering.

För hälsoeffekter, se elektromagnetisk strålning och hälsa .

Magnetmottagning

Huvudartikel: magnetoreception

Flera neurobiologiska modeller om den primära processen som förmedlar den magnetiska ingången har föreslagits:

  1. radikalparmekanism : riktningsspecifika interaktioner mellan radikala par med det omgivande magnetfältet.
  2. processer som involverar permanent magnetiskt (järnbärande) material som magnetit i vävnader
  3. Magnetiskt inducerade förändringar i flytande vattens fysikaliska/kemiska egenskaper .
  4. Förekomst av långlivade rotationstillstånd för vissa molekyler inuti proteinstrukturer .

Per radikalparmekanismen absorberar fotopigment en foton, som höjer den till singlettillståndet . De bildar singlet -radikalpar med antiparallell snurrning , som genom singlet -triplet -interkonvertering kan förvandlas till tripletpar med parallellt snurr . Eftersom magnetfältet förändrar övergången mellan spinntillstånd beror mängden trillingar på hur fotopigmentet är inriktat inom magnetfältet. Kryptokromer , en klass av fotopigment kända från växter och relaterade till fotolyaser , har föreslagits som receptormolekyler.

Induktionsmodellen skulle endast gälla marina djur eftersom som ett omgivande medium med hög konduktivitet endast saltvatten är möjligt. bevis för denna modell har saknats.

Magnetitmodellen uppstod med upptäckten av kedjor av magnetit med en domän i vissa bakterier på 1970 -talet. Histologiska bevis för ett stort antal arter som tillhör alla större filor. Honungsbin har magnetiskt material i den främre delen av buken medan de är hos ryggradsdjur mestadels i huvudets etmoidregion . Experiment visar att insignalen från magnetitbaserade receptorer i fåglar och fiskar skickas över oftalmisk nerven gren av trigeminal nerve till centrala nervsystemet .

Säkra nivåer av EM -exponeringar som utvecklats av olika nationella och internationella institutioner.

Säkerhetsföreskrifter

Praktisk betydelse av magnetobiologi är betingad av den växande nivån av bakgrundens elektromagnetiska exponering för människor. Vissa elektromagnetiska fält vid kroniska exponeringar kan utgöra ett hot mot människors hälsa. Världshälsoorganisationen anser ökad nivå av elektromagnetisk exponering på arbetsplatser som en stressfaktor. Nuvarande elektromagnetiska säkerhetsstandarder, utarbetade av många nationella och internationella institutioner, skiljer sig tiotals och hundratals gånger för vissa EMF -intervall; denna situation återspeglar bristen på forskning inom området magnetobiologi och elektromagnetobiologi. Idag tar de flesta standarderna hänsyn till biologiska effekter bara från uppvärmning av elektromagnetiska fält och perifer nervstimulering från inducerade strömmar.

Medicinsk metod

Utövare av magnetterapi försöker behandla smärta eller andra medicinska tillstånd med relativt svaga elektromagnetiska fält. Dessa metoder har ännu inte fått kliniska bevis i enlighet med accepterade standarder för evidensbaserad medicin. De flesta institutioner erkänner praktiken som en pseudovetenskaplig .

Se även

Referenser

Vidare läsning

Vetenskapliga tidskrifter