Bioélectromagnétique - Bioelectromagnetics

Pour la revue scientifique, voir Bioelectromagnetics (journal) .
Voir aussi : Bioélectronique et médecine bioélectromagnétique
À ne pas confondre avec Biomagnétisme ou Biomagnétisme .

Le bioélectromagnétisme , également connu sous le nom de bioélectromagnétisme , est l'étude de l'interaction entre les champs électromagnétiques et les entités biologiques. Les domaines d'étude comprennent les champs électromagnétiques produits par des cellules , des tissus ou des organismes vivants , les effets des sources artificielles de champs électromagnétiques comme les téléphones portables et l'application des rayonnements électromagnétiques aux thérapies pour le traitement de diverses conditions.

Phénomènes biologiques

Les interactions des organismes avec les champs électromagnétiques de tout le spectre électromagnétique font partie des études bioélectromagnétiques.

Le bioélectromagnétisme est étudié principalement à travers les techniques de l' électrophysiologie . À la fin du XVIIIe siècle, le médecin et physicien italien Luigi Galvani a d' abord enregistré le phénomène en disséquant une grenouille à une table où il avait mené des expériences avec l'électricité statique . Galvani a inventé le terme d'électricité animale pour décrire le phénomène, tandis que les contemporains l'ont appelé galvanisme . Galvani et ses contemporains considéraient l'activation musculaire comme résultant d'un fluide ou d'une substance électrique dans les nerfs . Des événements électriques de courte durée appelés potentiels d'action se produisent dans plusieurs types de cellules animales appelées cellules excitables, une catégorie de cellules comprenant les neurones, les cellules musculaires et les cellules endocrines, ainsi que dans certaines cellules végétales. Ces potentiels d'action sont utilisés pour faciliter la communication intercellulaire et activer les processus intracellulaires. Les phénomènes physiologiques des potentiels d'action sont possibles car les canaux ioniques voltage-dépendants permettent au potentiel de repos causé par le gradient électrochimique de chaque côté d'une membrane cellulaire de se résoudre.

Plusieurs animaux sont soupçonnés d'avoir la capacité de détecter les champs électromagnétiques; par exemple, plusieurs animaux aquatiques ont des structures potentiellement capables de détecter les changements de tension causés par un champ magnétique changeant, tandis que les oiseaux migrateurs sont censés utiliser la magnétoréception pour la navigation.

On pense que les pigeons et autres oiseaux migrateurs utilisent le sens du champ magnétique terrestre pour la navigation.

Effets biologiques du rayonnement électromagnétique

La plupart des molécules du corps humain interagissent faiblement avec les champs électromagnétiques dans les bandes de fréquences radio ou extrêmement basses . L'une de ces interactions est l'absorption d'énergie des champs, ce qui peut provoquer un échauffement des tissus ; des champs plus intenses produiront un chauffage plus important. Cela peut entraîner des effets biologiques allant de la relaxation musculaire (produite par un appareil de diathermie ) aux brûlures. De nombreux pays et organismes de réglementation comme la Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants ont établi des directives de sécurité pour limiter l'exposition aux CEM à un niveau non thermique. Cela peut être défini soit comme un chauffage uniquement au point où la chaleur excédentaire peut être dissipée, soit comme une augmentation fixe de la température non détectable avec les instruments actuels comme 0,1 °C. Cependant, il a été démontré que des effets biologiques sont présents pour ces expositions non thermiques; Divers mécanismes ont été proposés pour les expliquer, et il peut y avoir plusieurs mécanismes sous-jacents aux différents phénomènes observés.

De nombreux effets comportementaux à différentes intensités ont été rapportés suite à l'exposition à des champs magnétiques, en particulier avec des champs magnétiques pulsés. La forme d'impulsion spécifique utilisée semble être un facteur important pour l'effet comportemental observé; par exemple, un champ magnétique pulsé conçu à l'origine pour l' IRM spectroscopique , appelé stimulation magnétique à faible champ , s'est avéré améliorer temporairement l'humeur signalée par les patients bipolaires, tandis qu'une autre impulsion IRM n'avait aucun effet. Une exposition du corps entier à un champ magnétique pulsé s'est avérée altérer l'équilibre debout et la perception de la douleur dans d'autres études.

Un fort champ magnétique changeant peut induire des courants électriques dans les tissus conducteurs tels que le cerveau. Étant donné que le champ magnétique pénètre dans les tissus, il peut être généré à l'extérieur de la tête pour induire des courants à l'intérieur, provoquant une stimulation magnétique transcrânienne (TMS). Ces courants dépolarisent les neurones dans une partie sélectionnée du cerveau, entraînant des changements dans les modèles d'activité neuronale. Dans la thérapie par impulsions répétées TMS ou rTMS, la présence d'électrodes EEG incompatibles peut entraîner un échauffement des électrodes et, dans les cas graves, des brûlures cutanées. Un certain nombre de scientifiques et de cliniciens tentent d'utiliser la SMT pour remplacer la thérapie par électrochocs (ECT) pour traiter des troubles tels que la dépression sévère et les hallucinations. Au lieu d'un choc électrique puissant à travers la tête comme dans l'ECT, un grand nombre d'impulsions relativement faibles sont délivrées dans la thérapie TMS, généralement à un rythme d'environ 10 impulsions par seconde. Si des impulsions très fortes à un rythme rapide sont délivrées au cerveau, les courants induits peuvent provoquer des convulsions un peu comme dans la thérapie électroconvulsive originale . Parfois, cela est fait délibérément afin de traiter la dépression, comme dans l'ECT.

Effets des rayonnements électromagnétiques sur la santé humaine

Alors que les effets sur la santé des champs électriques et magnétiques à très basse fréquence (ELF) (0 à 300 Hz) générés par les lignes électriques et des fréquences radio/micro-ondes (RF) (10 MHz - 300 GHz) émises par les antennes radio et les réseaux sans fil ont été bien étudiée, la gamme intermédiaire (IR) (300 Hz à 10 MHz) a été beaucoup moins étudiée. Les effets directs de l'électromagnétisme radiofréquence de faible puissance sur la santé humaine ont été difficiles à prouver, et les effets potentiellement mortels documentés des champs électromagnétiques radiofréquences se limitent aux sources de haute puissance capables de provoquer des effets thermiques importants et aux dispositifs médicaux tels que les stimulateurs cardiaques et autres implants électroniques. Cependant, de nombreuses études ont été menées avec des champs électromagnétiques pour étudier leurs effets sur le métabolisme cellulaire, l' apoptose et la croissance tumorale.

Le rayonnement électromagnétique dans la gamme de fréquences intermédiaires a trouvé une place dans la pratique médicale moderne pour le traitement de la cicatrisation osseuse et pour la stimulation et la régénération nerveuses. Il est également approuvé comme traitement anticancéreux sous forme de champs de traitement des tumeurs , utilisant des champs électriques alternatifs dans la gamme de fréquences de 100 à 300 kHz. Étant donné que certaines de ces méthodes impliquent des champs magnétiques qui invoquent des courants électriques dans les tissus biologiques et d'autres n'impliquent que des champs électriques, il s'agit à proprement parler d' électrothérapies, bien que leurs modifications d'application avec les équipements électroniques modernes les aient placées dans la catégorie des interactions bioélectromagnétiques.

Voir également

Remarques

Les références

Organisations

Livres

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Journaux

Liens externes