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Bioelectromagnetismo

La bioelectromagnetismo , también conocida como bioelectromagnetismo , es el estudio de la interacción entre los campos electromagnéticos y las entidades biológicas. Las áreas de estudio incluyen los campos electromagnéticos producidos por células , tejidos u organismos vivos , los efectos de fuentes de campos electromagnéticos creadas por el hombre, como los teléfonos móviles , y la aplicación de la radiación electromagnética en terapias para el tratamiento de diversas afecciones.

Fenómenos biológicos

Las interacciones de los organismos con campos electromagnéticos de todo el espectro electromagnético son parte de los estudios bioelectromagnéticos.

El bioelectromagnetismo se estudia principalmente a través de las técnicas de la electrofisiología . A finales del siglo XVIII, el físico y médico italiano Luigi Galvani registró por primera vez el fenómeno mientras diseccionaba una rana en una mesa donde había estado realizando experimentos con electricidad estática . Galvani acuñó el término electricidad animal para describir el fenómeno, mientras que sus contemporáneos lo etiquetaron como galvanismo . Galvani y sus contemporáneos consideraron que la activación muscular era el resultado de un fluido o sustancia eléctrica en los nervios . [1] Los eventos eléctricos de corta duración llamados potenciales de acción ocurren en varios tipos de células animales que se denominan células excitables, una categoría de células que incluye neuronas, células musculares y células endocrinas, así como en algunas células vegetales. Estos potenciales de acción se utilizan para facilitar la comunicación intercelular y activar los procesos intracelulares. Los fenómenos fisiológicos de los potenciales de acción son posibles porque los canales iónicos dependientes del voltaje permiten que se resuelva el potencial de reposo causado por el gradiente electroquímico a cada lado de una membrana celular. [ cita requerida ] .

Se sospecha que varios animales tienen la capacidad de detectar campos electromagnéticos; por ejemplo, varios animales acuáticos tienen estructuras potencialmente capaces de detectar cambios de voltaje causados ​​por un campo magnético cambiante, [2] mientras que se cree que las aves migratorias utilizan la magnetorrecepción para navegar. [3] [4] [5]

Se cree que las palomas y otras aves migratorias utilizan el sentido del campo magnético de la Tierra para orientarse. [6] [7] [8] [9]

Bioefectos de la radiación electromagnética

La mayoría de las moléculas del cuerpo humano interactúan débilmente con los campos electromagnéticos en las bandas de radiofrecuencia o frecuencias extremadamente bajas . [ cita requerida ] Una de estas interacciones es la absorción de energía de los campos, que puede hacer que el tejido se caliente; los campos más intensos producirán un mayor calentamiento. Esto puede conducir a efectos biológicos que van desde la relajación muscular (como la producida por un dispositivo de diatermia ) hasta quemaduras. [ 10 ] Muchas naciones y organismos reguladores como la Comisión Internacional de Protección contra Radiaciones No Ionizantes han establecido pautas de seguridad para limitar la exposición a los CEM a un nivel no térmico. Esto puede definirse como un calentamiento solo hasta el punto en que se puede disipar el exceso de calor, o como un aumento fijo de la temperatura no detectable con los instrumentos actuales como 0,1 °C. [ cita requerida ] Sin embargo, se ha demostrado que existen efectos biológicos para estas exposiciones no térmicas; [ cita requerida ] Se han propuesto varios mecanismos para explicarlos, [ 11 ] y puede haber varios mecanismos subyacentes a los diferentes fenómenos observados.

Se han descrito muchos efectos conductuales a diferentes intensidades a partir de la exposición a campos magnéticos, en particular a campos magnéticos pulsados. La forma de pulso específica utilizada parece ser un factor importante para el efecto conductual observado; por ejemplo, se descubrió que un campo magnético pulsado diseñado originalmente para la resonancia magnética espectroscópica , conocido como estimulación magnética de campo bajo , mejoraba temporalmente el estado de ánimo informado por los pacientes bipolares, [12] mientras que otro pulso de resonancia magnética no tuvo ningún efecto. En otros estudios se descubrió que la exposición de todo el cuerpo a un campo magnético pulsado alteraba el equilibrio de pie y la percepción del dolor. [13] [14]

Un campo magnético fuerte y cambiante puede inducir corrientes eléctricas en tejidos conductores como el cerebro. Dado que el campo magnético penetra en el tejido, puede generarse fuera de la cabeza para inducir corrientes en su interior, provocando estimulación magnética transcraneal (EMT). Estas corrientes despolarizan las neuronas en una parte seleccionada del cerebro, lo que produce cambios en los patrones de actividad neuronal. [15] En la terapia de EMT de pulsos repetidos o EMTr, la presencia de electrodos de EEG incompatibles puede provocar un calentamiento de los electrodos y, en casos graves, quemaduras en la piel. [16] Varios científicos y médicos están intentando utilizar la EMT para sustituir la terapia electroconvulsiva (TEC) para tratar trastornos como la depresión grave y las alucinaciones. En lugar de una fuerte descarga eléctrica a través de la cabeza como en la EMT, en la terapia de EMT se administra una gran cantidad de pulsos relativamente débiles, normalmente a una velocidad de unos 10 pulsos por segundo. Si se administran pulsos muy fuertes a una velocidad rápida al cerebro, las corrientes inducidas pueden provocar convulsiones de forma muy similar a la terapia electroconvulsiva original . [17] [18] A veces, esto se hace deliberadamente para tratar la depresión, como en la TEC.

Efectos de la radiación electromagnética en la salud humana

Si bien los efectos sobre la salud de los campos eléctricos y magnéticos de frecuencia extremadamente baja (ELF) (0 a 300 Hz) generados por líneas eléctricas y frecuencias de radio/microondas (RF) (10 MHz - 300 GHz) [19] [20] emitidas por antenas de radio y redes inalámbricas han sido bien estudiados, el rango intermedio (300 Hz a 10 MHz) ha sido mucho menos estudiado. [ cita requerida ] Los efectos directos del electromagnetismo de radiofrecuencia de baja potencia sobre la salud humana han sido difíciles de probar, y los efectos potencialmente mortales documentados de los campos electromagnéticos de radiofrecuencia se limitan a fuentes de alta potencia capaces de causar efectos térmicos significativos [21] y dispositivos médicos como marcapasos y otros implantes electrónicos. [22] Sin embargo, se han realizado muchos estudios con campos electromagnéticos para investigar sus efectos sobre el metabolismo celular, la apoptosis y el crecimiento tumoral. [23]

La radiación electromagnética en el rango de frecuencia intermedia ha encontrado un lugar en la práctica médica moderna para el tratamiento de la curación ósea y para la estimulación y regeneración nerviosa. También está aprobada como terapia contra el cáncer [ ¿dónde? ] en forma de campos de tratamiento de tumores , utilizando campos eléctricos alternos en el rango de frecuencia de 100-300 kHz. [ cita requerida ] Sin embargo, la eficacia de este método sigue siendo controvertida entre los expertos médicos. [24] Dado que algunos de estos métodos involucran campos magnéticos que invocan corrientes eléctricas en tejidos biológicos y otros solo involucran campos eléctricos, son estrictamente hablando electroterapias , aunque sus modos de aplicación con equipos electrónicos modernos los han colocado en la categoría de interacciones bioelectromagnéticas. [ cita requerida ]

Véase también

Notas

  1. ^ Myers, Richard (2003). Los fundamentos de la química . Westport, Connecticut: Greenwood Press. pp. 172-4. ISBN 978-0-313-31664-7.
  2. ^ Mouritsen, Henrik (junio de 2018). "Navegación de larga distancia y magnetorrecepción en animales migratorios". Naturaleza . 558 (7708): 50–59. Código Bib :2018Natur.558...50M. doi :10.1038/s41586-018-0176-1. PMID  29875486. S2CID  46953903.
  3. ^ Wiltschko, Roswitha; Wiltschko, Wolfgang (4 de septiembre de 2019). "Magnetorrecepción en aves". Revista de la interfaz de la Royal Society . 16 (158): 20190295. doi : 10.1098/rsif.2019.0295 . PMC 6769297 . PMID  31480921. 
  4. ^ Wu, Le-Qing; Dickman, J. David (25 de mayo de 2012). "Correlatos neuronales de un sentido magnético". Science . 336 (6084): 1054–1057. Bibcode :2012Sci...336.1054W. doi : 10.1126/science.1216567 . PMID  22539554. S2CID  206538783.
  5. ^ Wu, Le-Qing; Dickman, J. David (8 de marzo de 2011). "Magnetorecepción en un cerebro aviar en parte mediada por las láminas del oído interno". Current Biology . 21 (5): 418–423. Bibcode :2011CBio...21..418W. doi :10.1016/j.cub.2011.01.058. PMC 3062271 . PMID  21353559. 
  6. ^ Nimpf, Simón; Nordmann, Gregorio Carlos; Kagerbauer, Daniel; Malkemper, Erich Pascal; Landler, Lucas; Papadaki-Anastasopoulou, Artemisa; Ushakova, Lyubov; Wenninger-Weinzierl, Andrea; Novatchkova, María; Vicente, Pedro; Lendl, Thomas; Colombini, Martín; Masón, Mateo J.; Keays, David Anthony (2 de diciembre de 2019). "Un supuesto mecanismo de magnetorrecepción por inducción electromagnética en el oído interno de la paloma". Biología actual . 29 (23): 4052–4059.e4. Código Bib : 2019CBio...29E4052N. doi : 10.1016/j.cub.2019.09.048 . PMID  31735675.
  7. ^ Wiltschko, Roswitha; Wiltschko, Wolfgang (4 de septiembre de 2019). "Magnetorrecepción en aves". Revista de la interfaz de la Royal Society . 16 (158): 20190295. doi : 10.1098/rsif.2019.0295 . PMC 6769297 . PMID  31480921. 
  8. ^ Wu, Le-Qing; Dickman, J. David (25 de mayo de 2012). "Correlatos neuronales de un sentido magnético". Science . 336 (6084): 1054–1057. Bibcode :2012Sci...336.1054W. doi : 10.1126/science.1216567 . PMID  22539554. S2CID  206538783.
  9. ^ Wu, Le-Qing; Dickman, J. David (8 de marzo de 2011). "Magnetorecepción en un cerebro aviar en parte mediada por las láminas del oído interno". Current Biology . 21 (5): 418–423. Bibcode :2011CBio...21..418W. doi :10.1016/j.cub.2011.01.058. PMC 3062271 . PMID  21353559. 
  10. ^ "Peligros del entorno de RM". Centro Martinos de Imágenes Biomédicas . Consultado el 19 de marzo de 2013 .
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  20. ^ Shahin, Saba; Banerjee, Somanshu; Singh, Surya Pal; Chaturvedi, Chandra Mohini (2015). "La radiación de microondas de 2,45 GHz afecta el aprendizaje y la memoria espacial a través de la apoptosis hipocampal dependiente/independiente de p53 inducida por estrés oxidativo/nitrosativo: base molecular y mecanismo subyacente". Ciencias toxicológicas . 148 (2): 380–99. doi : 10.1093/toxsci/kfv205 . PMID  26396154.
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