تفاعل المجالات الكهرومغناطيسية الضعيفة مع الخلايا: لغز الفيزياء الحيوية
ظلت الكهرباء الحيوية والمغناطيسية الحيوية والكهرومغناطيسية الحيوية والكهرومغناطيسية الحيوية محاطة بالغموض والدجل منذ اكتشافها.
يسلط هذا المقال، الذي يستند إلى ورقة رولاند جلاسر "المفاهيم الحالية لتفاعل المجالات الكهرومغناطيسية الضعيفة مع الخلايا"، الضوء على النتائج العلمية وراء تفاعل المجالات الكهرومغناطيسية الضعيفة مع الخلايا ويبدد بعض الخرافات.
لمحة تاريخية:
كانت تأثيرات المغناطيسية والكهرباء على جسم الإنسان موضوع بحث علمي منذ مرحلة مبكرة. فبينما كان "العلاج المغناطيسي" الذي قام به فرانز أنطون ميسمر في القرن الثامن عشر لا يزال يتسم بالتصوف بقوة، فإن أبحاث لويجي جالفاني في "الكهرباء الحيوانية" وضعت أسس الفسيولوجيا الكهربية الحديثة. على الرغم من التقدم الهائل في الفيزياء والكيمياء الكهربية والكهربية الكهربية، ظل مجال الكهرومغناطيسية الحيوية عرضة للدجل لفترة طويلة.
ظواهر قائمة على أسس علمية
واليوم، بعض الظواهر في مجال الكهرومغناطيسية الحيوية معترف بها علميًا:
- الاستثارة الكهربائية للخلايا (الفيزيولوجيا الكهربية)
- الاستقبال الكهربائي في الأسماك والحيوانات الأخرى
- الاستقبال المغناطيسي في البكتيريا والطيور
- الحركة السلبية للخلايا في المجالات الاصطناعية (الرحلان الكهربائي، الرحلان الكهربائي، التعويم الكهربائي)
- الاختراق الكهربي للأغشية من خلال نبضات كهربائية قصيرة (ثقب الخلية، اندماج الخلايا)
التركيز على المجالات الكهرومغناطيسية الضعيفة:
ينصب التركيز اليوم على تأثيرات المجالات الكهرومغناطيسية الضعيفة - المجالات ذات الطاقات القريبة من الضوضاء الحرارية (kT). تُستخدم هذه المجالات بشكل متكرر في العلاج، وفي الوقت نفسه هناك جدل مثير للجدل حول الضجيج الكهرومغناطيسي.
كيف تؤثر المجالات الكهرومغناطيسية على الخلايا؟
السؤال المحوري هو: كيف يمكن أن تؤثر المجالات الكهرومغناطيسية على العمليات الخلوية؟ أثبتت العديد من التجارب أن مثل هذه التأثيرات موجودة، وغالبًا ما تحدث بترددات وشدة محددة، وكثيرًا ما ترتبط بانتقال الكالسيوم الكهرومغناطيسي. يبدو أن المجالات الكهرومغناطيسية النبضية أو المعدلة (PEMF) فعالة بشكل خاص عند تعديلها بترددات منخفضة (16-60 هرتز).
دور غشاء الخلية:
يلعب غشاء الخلية دورًا حاسمًا في التفاعل مع المجالات الكهرومغناطيسية. فهو يعمل كحاجز انتشار للأيونات وكمصفوفة للبروتينات الوظيفية. ومن وجهة نظر كهربائية، يتصرف مثل المكثف. يتم فرض الحقول الخارجية على مجال الغشاء القوي الموجود في الجسم الحي. ومن المهم ملاحظة أن المجالات الكهربائية يمكن أن توجد في الأنظمة الكهروكيميائية دون تدفق تيار أيوني.
الآليات البيوفيزيائية المحتملة:
هناك فرضيات مختلفة حول الآليات الأساسية لعمل المجالات الكهرومغناطيسية على البنى الخلوية:
- التأثير على التحولات الطورية لمجالات الدهون الغشائية
- التأثير المباشر على وظيفة البروتينات الغشائية (عمليات النقل والأنشطة الأنزيمية)
- التأثير على التنظيم الجانبي للغشاء وتحريض التيارات الأيونية الجانبية
- التأثير على الشحنات السطحية والطبقات الكهربائية المزدوجة
تستند هذه الفرضيات إلى ظواهر مثل التعاونية وتأثيرات الرنين وتحفيز التحولات بين الحالات متعددة الثبات.
تحسين نطاقات التردد:
غالباً ما تكون الترددات المستخدمة في العلاجات الطبية تقنية وليست بالضرورة مثالية للتفاعل الفيزيائي الحيوي. وتتوقع النماذج ترددات الرنين للبروتينات الناقلة بين 10³ و10⁶ هرتز. بالنسبة للتطبيقات العلاجية، يوصى بالتالي بالتحول إلى نطاقات الترددات ذات الترددات فائقة التردد (ULF) والترددات ذات الترددات المنخفضة جداً والترددات المنخفضة جداً والترددات المنخفضة جداً والترددات المتوسطة.
التأثيرات البيولوجية الثانوية:
تنتج التأثيرات البيولوجية للمجالات الكهرومغناطيسية عن عمليات التضخيم. على سبيل المثال، يمكن أن يؤثر المجال على بروتين النقل، مما يؤدي إلى تغيير في تدفق الأيونات وبالتالي إلى تغييرات في تركيزات الأيونات الخلوية. ويمكن بعد ذلك أن يؤدي الكالسيوم كمرسال ثانوي إلى إطلاق شلالات كيميائية حيوية.
الخلاصة:
هناك أدلة مقنعة على تأثير المجالات الكهرومغناطيسية على الأنظمة البيولوجية، حتى عند الطاقات في نطاق الضوضاء الحرارية. ومع ذلك، فإن الآليات الفيزيائية الحيوية الدقيقة ليست مفهومة تمامًا حتى الآن. وهناك حاجة إلى إجراء المزيد من الأبحاث لتحديد الترددات المثلى وطرق التطبيق المثلى للأغراض العلاجية.