Электромагнитные поля в биосфере - Красногорская Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Соотношение между этими двумя видами потерь выражают тангенсом угля
потерь tg S:
dfe; '
где б - удельная проводимость; ю - круговая частота; - отно-
сительная и абсолютная диэлектрические проницаемости среды. Одна и та же
среда для различных частот может обладать различным б и , т.е. имеет
место дисперсия электропроводности. Применительно к электрическим
параметрам биологических тканей этот вопрос был рассмотрен в работах
Швана Д, 2/. Диэлектрические свойства биологических сред, макромолекул и
клеток являются определяющими во взаимодействии их о ЭМП,
Экспериментально установлено, что жидкие ткани (кровь, лимфа) и ткани с
большим содержанием воды (мышцы, печень и др.) имеют более высокие
значения диэлектрической проницаемости и более низкие значения
сопротивления по сравнению с тканями, содержащими мало вода (жир, кость).
Поэтому метода измерения проводимости или диэлектрической проницаемости
могут быть использованы для определения степени влажнооти жировой ткани.
При облучении биосистем микроволнами сравнительно высокой интенсивности
наряду с другими эффектами наблюдается тепловой. Причем в зависимости от
глубины проникновения микроволн в ткани (или длины волны), а также
толщины и электрических овойств тканей соотношение теплот, выделяемых на
поверхности тела (кожа) и в более глубоких слоях (жировой слой и мышцы),
будет различным, что всегда следует иметь в виду
201
при лечебном применении СВЧ-полей. Поглощение энергии микроволн в тканях
зависит /з7 от соотношения размеров объекта и длины волны ЭМП.
В литературе иногда обсуждается вопрос о возможности "специфического
нагрева" части облучаемой системы относительно всего объема среды
(например, повышение температуры клеток в суспензии без заметного нагрева
всей взвеси). Однако еще в 40-х годах было показано, что избирательное
повышение температуры находится в прямой зависимости от квадрата диаметра
cl частиц:
аТ=К-^,
G
где V - удельная поглощенная мощность облучения; С - коэффициент
теплопроводности системы; К - постоянная.
Для объектов клеточных размеров такой нагрев не превышает 1-5"1СГ^
С0.
Наряду с тепловым эффектом микроволн, обусловленным потерями проводимости
и диэлектрическими потерями, имеет место и резонаноное действие ЭМП на
белки и фермент-субстратные комплексы /3-57. Наличие кон-формационных
колебаний у макромолекул (белков, ферментов, нуклеиновых кислот),
соответствующих диапазонам СВЧ и более низкочастотным /6/, также может
быть одной из причин влияния ЭМП на бислогичеокие объекты.
В последние годы высказывалось мнение, что эффекты микроволн могут быть
объяснены на основе их детектирования в некоторую форму постоянного тока
внутри организма. Основываясь на работе Коля о выпрямляющих свойствах
нерва лягушки, была экспериментально показана возможность детектирования
переменного тока оболочкой клетки в опытах с инфузориями /57. Г.Шван Д7,
рассматривая этот вопрос, пришел к заключению, что разности потенциалов,
которые могут возбуждаться слабыми с точки зрения теплового эффекта
полями, будут на два порядка меньше, чем потенциал покоя мембран (70 мВ),
что, по его мнению, не может вызвать существенный эффект для возбудимой
мембраны. Следует, однако, иметь в виду, что способность нервной системы
к суммации подпороговых раздражителей ие исключает возможности
детектирования.
Дисперсия электрических параметров в ЭМП указывает на важную роль
биологических мембран в реакции клеток и тканей на ЭМП вплоть до частот
порядка 10 М№. Начиная со 100 МГц, клеточные мембраны отановятоя
практичеоки короткозамкнутыми и основной вклад в поглощение ЭМП клетками
и тканями вносят ионы и молекулы воды. Эти традиционные представления, а
также небольшая толщина мембран по оравнению о общим объемом клетки
позволили Г.Швану Д/ сделать неправильное, на наш взгляд, заключение о
несущественной роли мембранных структур во взаимодействии биосистем с
СВЧ-лолями.
Следует отметить также исследование действия СВЧ-поля на функциональное
состояние нерва и параметры нервного импульса при немодулирован-ном ( | =
2,4 ГГЦ различной интенсивности) и импульсном ( ^ = 3 ГГц,
202
Р"_. = 10 мВт/ом2) облучениях С(/. Под влиянием немодулированннх мшфо-
волн, нагревавших нерв на <г в течение 30 мин, скорооть проведения
увеличшшсь иа 16*4,5 %, а рефрактерные фазы несколько укорачивались.
Эффект усиливался с ростом интенсивности облучения. Импульсные поля
наряду с увеличением скорости проведения на 10? повышали также и
возбудимость нерва лягушки.
С возрастанием модности микроволн увеличивались амплитуда биопотенциалов,
скорость проведения возбуждения и амплитуда гиперполяризации. Приведенные
данные дают основание предполагать, что в основе действия микроволн на
нервные структуры лежат изменения в мембране нервных волокон, которые
могут привести к снижению мембранного потенциала и даже возникновению
спонтанной импульсной активности (например, в случае возможной рецепции
