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Para la revista científica, consulte Bioelectromagnetics (revista) .
Ver también: Bioelectrónica y medicina bioelectromagnética

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

Fenómenos biológicos [ editar ]

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

El bioelectromagnetismo se estudia principalmente mediante las técnicas de electrofisiología . A finales del siglo XVIII, la italiana médico y físico Luigi Galvani registró por primera vez el fenómeno, mientras que la disección de una rana en una mesa donde había estado llevando a cabo experimentos con la electricidad estática . Galvani acuñó el término electricidad animal para describir el fenómeno, mientras que los contemporáneos lo etiquetaron como galvanismo . Galvani y sus contemporáneos consideraban que la activación muscular era el resultado de un fluido eléctrico o una sustancia en los nervios . [1] Eventos eléctricos de corta duración llamadosLos potenciales de acción ocurren en varios tipos de células animales que se denominan células excitables; una categoría de células 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 procesos intracelulares. Los fenómenos fisiológicos de los potenciales de acción son posibles porque los canales iónicos activados por voltaje permiten que se resuelva el potencial de reposo causado por el gradiente electroquímico a ambos lados de la 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 en el voltaje causados ​​por un campo magnético cambiante, [2] mientras que se cree que las aves migratorias usan la magnetorrecepción en la navegación. [3] [4] [5]

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

Bioefectos de la radiación electromagnética [ editar ]

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

Se han informado muchos efectos en el comportamiento a diferentes intensidades de la exposición a campos magnéticos, particularmente con campos magnéticos pulsados. La forma de pulso específica utilizada parece ser un factor importante para el efecto conductual observado; por ejemplo, se encontró que un campo magnético pulsado diseñado originalmente para resonancia magnética espectroscópica , denominado estimulación magnética de campo bajo , mejora temporalmente el estado de ánimo informado por el paciente en 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 altera el equilibrio de pie y la percepción del dolor. [13] [14]

Un campo magnético cambiante fuerte puede inducir corrientes eléctricas en tejidos conductores como el cerebro. Dado que el campo magnético penetra en el tejido, se puede generar fuera de la cabeza para inducir corrientes en el interior, lo que provoca la estimulación magnética transcraneal (TMS). Estas corrientes despolarizan las neuronas en una parte seleccionada del cerebro, lo que provoca cambios en los patrones de actividad neuronal. [15] En la terapia de EMT por pulsos repetidos o EMTr, la presencia de electrodos de EEG incompatibles puede provocar el calentamiento del electrodo y, en casos graves, quemaduras en la piel. [16] Varios científicos y médicos están intentando utilizar TMS para reemplazar la terapia electroconvulsiva.(TEC) para tratar trastornos como depresión grave y alucinaciones. En lugar de una descarga eléctrica fuerte a través de la cabeza como en la TEC, se administra un gran número de pulsos relativamente débiles en la terapia TMS, típicamente a una velocidad de aproximadamente 10 pulsos por segundo. Si se envían pulsos muy fuertes a un ritmo rápido al cerebro, las corrientes inducidas pueden causar convulsiones de manera muy similar a la de 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 [ editar ]

Mientras que los efectos sobre la salud de los campos eléctricos y magnéticos de frecuencia extremadamente baja (ELF) (0 a 300 Hz) generados por las líneas eléctricas y las frecuencias de radio / microondas (RF) (10 MHz - 300 GHz) [19] [20] emitidas por antenas de radio y las redes inalámbricas se han estudiado bien, el rango intermedio (IR) (300 Hz a 10 MHz) se ha estudiado mucho menos. [ cita requerida ] Los efectos directos del electromagnetismo de radiofrecuencia de baja potencia en la salud humana han sido difíciles de probar, y los efectos documentados que amenazan la vida 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 nerviosas. También está aprobado como terapia contra el cáncer en forma de campos de tratamiento de tumores , que utilizan campos eléctricos alternos en el rango de frecuencia de 100 a 300 kHz. [ cita requerida ] Dado que algunos de estos métodos involucran campos magnéticos que invocan corrientes eléctricas en tejidos biológicos y otros solo involucran campos eléctricos, son electroterapias estrictamente hablando, aunque su modi de aplicación con equipos electrónicos modernos los ha colocado en la categoría de interacciones bioelectromagnéticas. [ cita requerida ]

Ver también [ editar ]

  • Bioelectrogénesis
  • Biomagnetismo
  • Bioelectroquímica
  • Bioelectrodinámica
  • Biofísica
  • Pescado eléctrico
  • Estimulación eléctrica del cerebro
  • Electroencefalografía
  • Radiación electromagnética y salud
  • Electromiografia
  • Electrotaxis
  • Fotografía Kirlian
  • Magnetobiología
  • Magnetocepción
  • Magnetoelectroquímica
  • Radiación y salud de los teléfonos móviles
  • Radiobiología
  • Tasa de absorción específica
  • Estimulación nerviosa eléctrica transcutánea

Notas [ editar ]

  1. ^ Myers, Richard (2003). Los fundamentos de la química . Westport, Connecticut: Greenwood Press. págs.  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). "Magnetorecepción 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). "Correlaciones neuronales de un sentido magnético". Ciencia . 336 (6084): 1054–1057. Código Bibliográfico : 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 lagena del oído interno" . Biología actual . 21 (5): 418–423. doi : 10.1016 / j.cub.2011.01.058 . PMC 3062271 . PMID 21353559 .  
  6. ^ Nimpf, Simon; Nordmann, Gregory Charles; Kagerbauer, Daniel; Malkemper, Erich Pascal; Landler, Lukas; Papadaki-Anastasopoulou, Artemis; Ushakova, Lyubov; Wenninger-Weinzierl, Andrea; Novatchkova, Maria; Vincent, Peter; Lendl, Thomas; Colombini, Martin; Mason, Matthew J .; Keays, David Anthony (2 de diciembre de 2019). "Un mecanismo putativo de magnetorrecepción por inducción electromagnética en el oído interno de la paloma" . Biología actual . 29 (23): 4052–4059.e4. doi : 10.1016 / j.cub.2019.09.048 . PMID 31735675 . 
  7. ^ Wiltschko, Roswitha; Wiltschko, Wolfgang (4 de septiembre de 2019). "Magnetorecepción 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). "Correlaciones neuronales de un sentido magnético". Ciencia . 336 (6084): 1054–1057. Código Bibliográfico : 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 lagena del oído interno" . Biología actual . 21 (5): 418–423. doi : 10.1016 / j.cub.2011.01.058 . PMC 3062271 . PMID 21353559 .  
  10. ^ "Peligros del medio ambiente MR" . Centro Martinos de Imagen Biomédica . Consultado el 19 de marzo de 2013 .
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  13. ^ Thomas, AW; Blanco, KP; Drost, DJ; Cook, CM; Prato, FS (2001). "Una comparación de pacientes con artritis reumatoide y fibromialgia y controles sanos expuestos a un campo magnético pulsado (200 μT): efectos sobre el equilibrio normal de pie". Cartas de neurociencia . 309 (1): 17-20. doi : 10.1016 / S0304-3940 (01) 02009-2 . PMID 11489536 . S2CID 6634766 .  
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  21. ^ IGARASHI, YUTAKA; MATSUDA, YOKO; FUSIBLE, AKIRA; ISHIWATA, TOSHIYUKI; NAITO, ZENYA; YOKOTA, HIROYUKI (2015). "Fisiopatología de la lesión cerebral traumática inducida por microondas" . Informes biomédicos . 3 (4): 468–472. doi : 10.3892 / br.2015.454 . PMC 4487000 . PMID 26171150 .  
  22. ^ Campos electromagnéticos y salud pública: frecuencias intermedias (IF). Hoja de información febrero de 2005. Organización Mundial de la Salud. Consultado en agosto de 2013.
  23. ^ Wartenberg, Maria; Wirtz, Nina; Grob, Alexander; Niedermeier, Wilhelm; Hescheler, Jürgen; Peters, Saskia C; Sauer, Heinrich (2008). "Los campos eléctricos de corriente continua inducen la apoptosis en las células cancerosas de la mucosa oral por especies reactivas de oxígeno derivadas de NADPH oxidasa". Bioelectromagnetica . 29 (1): 47–54. doi : 10.1002 / bem.20361 . PMID 17786977 . 

Referencias [ editar ]

Organizaciones [ editar ]

  • La Sociedad de Bioelectromagnetismo (BEMS)
  • Asociación Europea de BioElectromagnetismo (EBEA)
  • Sociedad de Regulación Física en Biología y Medicina (SPRBM) (anteriormente la reparación bioeléctrica y la sociedad Crecimiento, se jacta)
  • Sociedad Internacional de Bioelectromagnetismo (ISBEM)
  • El laboratorio de bioelectromagnetismo del University College Cork, Irlanda
  • Instituto de Bioelectromagnetismo
  • Universidad de Vanderbilt, Living State Physics Group, página archivada
  • Instituto Ragnar Granit .
  • Instituto de Fotónica y Electrónica AS CR, Departamento de Bioelectrodinámica .

Libros [ editar ]

  • Becker, Robert O .; Andrew A. Marino, Electromagnetismo y vida , Prensa de la Universidad Estatal de Nueva York, Albany, 1982. ISBN 0-87395-561-7 . 
  • Becker, Robert O .; The Body Electric: Electromagnetism and the Foundation of Life , William Morrow & Co, 1985. ISBN 0-688-00123-8 . 
  • Becker, Robert O .; Cross Currents: The Promise of Electromedicine, the Perils of Electropollution , Tarcher, 1989. ISBN 0-87477-536-1 . 
  • Binhi, VN, Magnetobiología: Problemas físicos subyacentes . San Diego: Academic Press, 2002. ISBN 0-12-100071-0 . 
  • Brodeur Paul; Corrientes de muerte , Simon & Schuster, 2000. ISBN 0-7432-1308-4 . 
  • Carpenter, David O .; Sinerik Ayrapetyan, Efectos biológicos de los campos eléctricos y magnéticos , Volumen 1: Fuentes y mecanismos, Academic Press, 1994. ISBN 0-12-160261-3 . 
  • Carpenter, David O .; Sinerik Ayrapetyan, Efectos biológicos de los campos eléctricos y magnéticos: efectos beneficiosos y nocivos (Vol 2), Academic Press, 1994. ISBN 0-12-160261-3 . 
  • Chiabrera A. (Editor), Interacciones entre campos electromagnéticos y células , Springer, 1985. ISBN 0-306-42083-X . 
  • Habash, Riadh WY; Campos electromagnéticos y radiación: efectos biológicos y seguridad humanos , Marcel Dekker, 2001. ISBN 0-8247-0677-3 . 
  • Horton William F .; Saul Goldberg, Campos magnéticos de frecuencia industrial y salud pública , CRC Press, 1995. ISBN 0-8493-9420-1 . 
  • Mae-Wan, Ho; et al., Bioelectrodynamics and Biocommunication , World Scientific, 1994. ISBN 981-02-1665-3 . 
  • Malmivuo, Jaakko; Robert Plonsey, Bioelectromagnetismo: Principios y aplicaciones de campos bioeléctricos y biomagnéticos , Oxford University Press, 1995. ISBN 0-19-505823-2 . 
  • O'Connor, Mary E. (Editor), et al., Medicina electromagnética emergente , Springer, 1990. ISBN 0-387-97224-2 . 

Revistas [ editar ]

  • Bioelectromagnética
  • Bioelectroquímica
  • Revista europea de biofísica
  • Revista Internacional de Bioelectromagnetismo , ISBEM, 1999-presente, ( ISSN 1456-7865 ) 
  • Biomagnetic Investigación y Tecnología archivo (editorial ya no)
  • Biofísica , versión en inglés del ruso "Biofizika" ( ISSN 0006-3509 ) 
  • Radiatsionnaya Bioliogiya Radioecologia ("Biología de la radiación y radioecología", en ruso) ( ISSN 0869-8031 ) 

Enlaces externos [ editar ]

  • Una breve historia del bioelectromagnetismo , por Jaakko y Plonsey.
  • Problemas de campo bioeléctrico directo e inverso
  • Mallas de cuerpo humano para MATLAB, Ansoft / ANSYS HFSS, Octave (mallas de superficie de sujetos reales, mallas para Visible Human Project)