Bioelektrodynamika - Bioelectrodynamics
Bioelektrodynamika to dział fizyki medycznej i bioelektromagnetyzmu zajmujący się szybko zmieniającymi się polami elektrycznymi i magnetycznymi w układach biologicznych, czyli endogenicznymi zjawiskami elektromagnetycznymi wysokiej częstotliwości w żywych komórkach. W przeciwieństwie do zjawisk badanych przez elektrofizjologię , mechanizm powstawania zjawiska bioelektrodynamicznego nie jest związany z prądami jonów, a jego częstotliwość jest zazwyczaj znacznie wyższa. Przykładami są drgania elektrycznie polarnych struktur wewnątrzkomórkowych oraz nietermiczna emisja fotonów w wyniku aktywności metabolicznej .
Teorie i hipotezy
Opublikowano wiele prac teoretycznych dotyczących teorii i hipotez opisujących wytwarzanie pola elektromagnetycznego przez żywe komórki w bardzo szerokim zakresie częstotliwości. Najbardziej wpływowa była kiedyś prawdopodobnie hipoteza Fröhlicha o koherencji w systemach biologicznych, wprowadzona przez Herberta Fröhlicha pod koniec lat sześćdziesiątych. Pomimo faktu, że nie istnieją jeszcze dowody doświadczalne dla hipotezy Fröhlicha, szacunki liczbowe wskazują na biologiczną wykonalność przynajmniej słabej kondensacji Fröhlicha.
Najnowsze rozważania teoretyczne przewidują powstawanie pola elektromagnetycznego o częstotliwości radiowej w komórkach w wyniku drgań elektrycznie polarnych struktur wewnątrzkomórkowych, np . mikrotubul . Emisja w optycznej części widma elektromagnetycznego jest zwykle przypisywana reaktywnym formom tlenu (ROS).
Dowody eksperymentalne
Efekty bioelektrodynamiczne zostały eksperymentalnie udowodnione w zakresie optycznym widma elektromagnetycznego. Spontaniczna emisja fotonów przez żywe komórki, o natężeniu znacznie wyższym niż odpowiada emisji przez promieniowanie cieplne, była wielokrotnie opisywana przez kilku autorów na przestrzeni dziesięcioleci. Obserwacje te wykazują eksperymentalną prostotę i dobrą powtarzalność. Chociaż nietermiczna emisja fotonów z żywych komórek jest powszechnie akceptowanym zjawiskiem, znacznie mniej wiadomo o jej pochodzeniu i właściwościach. Z jednej strony przypisuje się to niekiedy chemiluminescencyjnym reakcjom metabolicznym (w tym np. reaktywnym formom tlenu (ROS)), z drugiej strony niektórzy autorzy wiążą to zjawisko z daleką od równowagi termodynamiką.
Istnieją pośrednie dowody dotyczące częstotliwości akustycznych i radiowych; brak jednak bezpośredniego pomiaru ilości polowych. Pohl i inni zaobserwowali wpływ siły na cząstki dielektryczne, które były odpowiednio przyciągane do komórek i odpychane od komórek, w zależności od stałej dielektrycznej cząstek. Pohl przypisał to zachowanie dielektroforezie wywołanej polem elektromagnetycznym komórek. Oszacował częstotliwość tego pola na około setki MHz. Inne pośrednie dowody pochodzą z faktu, że drgania mechaniczne zostały eksperymentalnie udowodnione w bardzo szerokim zakresie częstotliwości w ogniwach. Ponieważ wiele struktur w komórkach jest elektrycznie polarnych, wygenerują one pole elektromagnetyczne, jeśli wibrują.
Spór
Jako pytanie otwarte przez dziesięciolecia, bioelektrodynamika nie zawsze była częścią naukowego mainstreamu i dlatego czasami traktowano ją według kiepskich standardów naukowych. Dotyczy to w szczególności:
- - przecenianie znaczenia uzyskanych danych eksperymentalnych (Kucera twierdzi, że twierdzenia kilku autorów dotyczące bezpośredniego pomiaru aktywności elektromagnetycznej komórek w paśmie częstotliwości radiowych należy przyjąć ze sceptycyzmem, ponieważ właściwości techniczne układów eksperymentalnych nie spełniają nawet kryteriów wynikających z optymistycznych teorii biofizycznych przewidywania, po pierwsze rozdzielczość przestrzenna zastosowanych czujników była zbyt niska w stosunku do oczekiwanej złożoności przestrzennej pola elektromagnetycznego w komórkach, po drugie czułość układów doświadczalnych nie była wystarczająco wysoka w porównaniu do mocy dostępnej w żywej komórce.),
- - błędna interpretacja danych eksperymentalnych ( twierdzenie Fritza-Alberta Poppa o spójności fotoemisji z komórek opiera się na statystycznym rozkładzie zliczeń fotonów; nie jest to jednak dowód na spójność. Emisja koherentna (patrz stany spójne ) ma rozkład Poissona , ale rozkład Poissona nie jest związany wyłącznie ze spójnymi procesami.) i
- - opracowanie niepotwierdzonych hipotez .