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É possível afetar um cérebro com ondas eletromagnéticas?

É possível afetar um cérebro com ondas eletromagnéticas?


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Um cérebro humano pode gerar sinais elétricos. Portanto, ele também gera um campo magnético. É possível afetar um cérebro com ondas eletromagnéticas?


Pode-se usar a estimulação magnética transcraniana para modular a atividade neural. Isso está efetivamente induzindo uma corrente no tecido sob uma bobina magnética.


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Campos Elétricos e Magnéticos

Os campos elétricos e magnéticos (CEM) são áreas invisíveis de energia, muitas vezes chamadas de Radiação, que estão associadas ao uso de energia elétrica e a várias formas de iluminação natural e artificial. EMFs são normalmente agrupados em uma das duas categorias por sua frequência:

  • Não ionizante: radiação de baixo nível que geralmente é considerada inofensiva para os humanos
  • Ionizante: radiação de alto nível que tem potencial para danos celulares e ao DNA
  • Frequência Extremamente Baixa (ELF)
  • Radiofrequência (RF)
  • Microondas
  • Luz Visual
  • Fornos de microondas
  • Computadores
  • Medidores inteligentes de energia doméstica
  • Redes sem fio (wi-fi)
  • Celulares
  • Dispositivos bluetooth
  • Linhas de energia
  • Ressonâncias magnéticas
  • Ultravioleta (UV)
  • Raios X
  • Gama
  • Luz solar
  • Raios X
  • Alguns raios gama

Os CEMs podem ser prejudiciais à minha saúde?

Durante a década de 1990, a maioria das pesquisas EMF focou em exposições a frequências extremamente baixas originadas de fontes de energia convencionais, como linhas de força, subestações elétricas ou eletrodomésticos. Embora alguns desses estudos tenham mostrado uma possível ligação entre a força do campo EMF e um risco aumentado de leucemia infantil, seus resultados indicaram que essa associação era fraca. Os poucos estudos que foram conduzidos em adultos não mostram nenhuma evidência de uma ligação entre a exposição a CEM e os cânceres em adultos, como leucemia, câncer no cérebro e câncer de mama.

Agora, na era dos telefones celulares, roteadores sem fio e da Internet das coisas, todos os quais usam EMF, persistem preocupações sobre possíveis conexões entre EMF e efeitos adversos à saúde. Essas exposições estão sendo ativamente estudadas pelo NIEHS, que recomenda educação continuada sobre maneiras práticas de reduzir a exposição a CEMs.

Meu celular emite radiação EMF?

Os telefones celulares emitem uma forma de radiação de radiofrequência na extremidade inferior do espectro de radiação não ionizante. Atualmente, as evidências científicas não ligam de forma conclusiva o uso do telefone celular a quaisquer problemas adversos à saúde humana, embora os cientistas admitam que mais pesquisas são necessárias.

O National Toxicology Program (NTP), com sede no NIEHS, acaba de concluir o maior estudo em animais, até o momento, sobre a exposição a radiofrequência de telefones celulares. Para obter um resumo das descobertas, visite nosso comunicado à imprensa e a página da web sobre radiação de radiofrequência do telefone celular da NTP.

E se eu morar perto de uma linha de energia?

EMF: Campos Elétricos e Magnéticos Associados ao Uso de Energia Elétrica Livreto

É importante lembrar que a força de um campo magnético diminui drasticamente com o aumento da distância da fonte. Isso significa que a força do campo que atinge uma casa ou estrutura será significativamente mais fraca do que era em seu ponto de origem.

Por exemplo, um campo magnético medindo 57,5 ​​miligauss imediatamente ao lado de uma linha de transmissão de 230 quilovolts mede apenas 7,1 miligauss a uma distância de 100 pés e 1,8 miligauss a uma distância de 200 pés, de acordo com a Organização Mundial da Saúde em 2010.

Para obter mais informações, consulte o livreto educacional do NIEHS, & ldquoEMF: Campos elétricos e magnéticos associados ao uso de energia elétrica & rdquo. Este livreto, preparado em 2002, contém as pesquisas mais recentes do NIEHS sobre saúde e campos elétricos e magnéticos de linhas de transmissão.

Como posso saber se estou sendo exposto a CEMs?

Se você estiver preocupado com os CEM emitidos por uma linha de energia ou subestação em sua área, você pode entrar em contato com a companhia de energia local para agendar uma leitura no local. Você também pode medir CEMs com o uso de um gaussmeter, que está disponível para compra online em vários varejistas.


Como a tecnologia sem fio pode afetar o corpo

A maioria das pessoas não pensa duas vezes antes de falar, enviar mensagens de texto ou enviar e-mails em trânsito - enviando ondas de radiação para o ambiente e seus corpos enquanto permanecem conectados por meio da tecnologia móvel.

A maior parte da pesquisa sobre telefones celulares e suas torres de base não encontrou nenhuma evidência definitiva de que o uso de curto prazo representa riscos significativos para a saúde dos humanos. Assim, os legisladores deram luz verde à indústria, permitindo que o uso de equipamentos sem fio explodisse em todo o mundo, para cerca de cinco bilhões de assinaturas sem fio em todo o mundo, pela estimativa da Organização Mundial da Saúde & # x27s.

Agora que a tecnologia tem sido amplamente usada há vários anos, os pesquisadores voltaram sua atenção para explorar os possíveis efeitos da exposição de longo prazo aos campos eletromagnéticos (EMF) que as ondas de radiofrequência usadas para transmitir as comunicações dos celulares criam.

Em maio de 2011, a Agência Internacional de Pesquisa do Câncer da OMS & # x27s fez uma revisão das pesquisas existentes sobre os efeitos da exposição a tais campos eletromagnéticos. Ele descobriu que, para a maioria dos cânceres, as evidências disponíveis eram inadequadas para tirar qualquer conclusão sobre o risco.

No caso do glioma, um tipo de câncer cerebral, e do neuroma acústico, um tumor não canceroso de crescimento lento no ouvido interno que resulta em perda auditiva, as evidências existentes eram limitadas. Isso significa que o grupo descobriu que as evidências de uma relação causal entre a exposição à radiação do celular e o aumento do risco de desenvolver uma dessas doenças eram confiáveis, mas não pôde descartar que o acaso ou o viés tiveram um papel no estabelecimento dessa relação.

No entanto, o grupo descobriu que, no caso do glioma, a evidência foi significativa o suficiente para garantir a classificação dos campos eletromagnéticos de radiofrequência como "possivelmente cancerígenos para humanos", uma categoria da OMS conhecida como 2B, e para garantir um estudo mais aprofundado de uma possível ligação entre o uso sem fio e risco de câncer, disse o grupo.

Para ajudar a colocar isso em perspectiva, o café e o pesticida DDT também são classificados como "possivelmente cancerígenos para humanos".

Avaliações anteriores de pesquisas feitas pela Comissão Europeia e por cientistas suecos, cujos resultados foram publicados na revista Occupational and Environmental Medicine, encontraram algumas evidências de aumento do risco relativo de glioma e neuromas acústicos após mais de 10 anos de uso de celulares. Mas esses estudos também revelaram que a maioria dos artigos sobre o assunto não relatou nenhuma conexão entre 10 anos de uso de telefones celulares e doenças.

Outro estudo - publicado em 27 de julho de 2011 no Journal of the National Cancer Institute - analisou crianças da Noruega, Dinamarca, Suécia e Suíça, com idades entre 7 e 19 anos. Ele descobriu que aqueles com tumores cerebrais não eram estatisticamente mais prováveis ​​de terem sido. usuários regulares de telefones celulares do que os sujeitos de controle.

Os dados de apoio em ambos os lados do debate são limitados. A Health Canada, a Food and Drug Administration dos EUA e a União Europeia basearam suas regulamentações para telefones celulares na maioria das evidências disponíveis até agora.

Quem & # x27s usando wireless

A tecnologia do celular já está firmemente enraizada na cultura canadense - especialmente nos centros urbanos. Mais de 24 milhões de nós usavam telefones celulares até o final de 2010, de acordo com a Health Canada.

A Canadian Wireless Telecommunications Association estimou que 70 por cento das pessoas nos principais centros urbanos do Canadá estão usando tecnologia de telecomunicações sem fio, com algumas áreas se aproximando da marca de 80 por cento.

Fazer chamadas de voz em dispositivos móveis em vez de enviar e-mails ou mensagens de texto levanta potenciais preocupações com a saúde, porque o nível de exposição do usuário à energia de radiofrequência é maior durante uma chamada. Falar em um monofone consome muito mais energia do que enviar e receber textos ou outras informações, e o monofone geralmente é segurado mais perto de seu corpo quando você está falando do que quando você está usando o dispositivo para outros fins.

A quantidade de radiação - neste caso, ondas eletromagnéticas emitidas por aparelhos - que penetra em seu corpo se baseia em grande parte na proximidade do dispositivo da sua cabeça durante as ligações, no número de ligações que você faz e na duração das ligações.

Está tudo em nossas cabeças?

De acordo com o relatório da OMS, Health Canada, FDA e CE, a maior parte da pesquisa científica não encontrou ligações significativas entre o uso de telefones celulares e efeitos adversos à saúde.

A revisão de pesquisa da CE encontrou algumas evidências de que a energia de radiofrequência pode causar mudanças locais de temperatura no cérebro, alterar a estrutura e expressão de proteínas e afetar a bioquímica dos neurotransmissores.

Uma questão de poder

Se os telefones celulares irradiarem ondas semelhantes em frequência aos fornos de micro-ondas, e nós mantivermos os aparelhos perto de nossas cabeças, poderíamos estar cozinhando nossos crânios?

De acordo com a agência de proteção à saúde do Reino Unido, o aumento máximo de temperatura na cabeça devido à absorção de energia de um telefone celular é de cerca de 0,1ºC - muito longe do que um forno de microondas faz para um jantar congelado.

Tony Muc, professor assistente da Universidade de Toronto e físico-chefe da Consultoria de Segurança e Saúde em Radiação com sede em Toronto, explicou que a diferença está na quantidade de energia que cada dispositivo usa. A maioria dos celulares opera em níveis de potência que variam de 0,2 a 0,6 watts.

O micro-ondas doméstico médio gera de 500 a 1.000 watts, de acordo com o B.C. Center for Disease Control.

Muc disse que, com um telefone celular, você tem essa pequena fonte alimentada por uma bateria que você está segurando a um centímetro de sua cabeça, que é cerca de 1.000 vezes mais fraca [do que um forno de micro-ondas].

& quotEntão, o efeito líquido [de um telefone celular] ainda é insignificante - assim como o efeito líquido do forno de micro-ondas é insignificante, porque embora seja & # x27s mais forte, você & # x27 está mais longe & quot.

Pode-se argumentar que, embora os campos eletromagnéticos, a base da comunicação celular, tenham sido estudados extensivamente, a tecnologia móvel é única porque os aparelhos são usados ​​muito próximos de nossos corpos. No entanto, Muc diz que décadas de pesquisa em campos eletromagnéticos nos deram informações suficientes para rejeitar "o princípio da precaução" como o melhor curso de ação quando se trata de comunicações sem fio.

Os estudos da CE e de Medicina Ocupacional e Ambiental encontraram evidências de que a radiação do celular pode influenciar alguns comportamentos humanos, como atenção e memória.

O relatório da CE também revisou pesquisas anteriores sobre uma possível ligação entre o uso de telefones celulares e tumores cerebrais em crianças e concluiu que uma investigação mais aprofundada sobre o assunto é "garantida", dado o uso generalizado de telefones celulares entre crianças e adolescentes e a falta de estudos relevantes que examinem os possíveis efeitos neste grupo.

O Reino Unido, Alemanha, Bélgica, Israel, Rússia, França e Índia aconselham que as crianças limitem o uso de telefones celulares.

Em outubro de 2011, a Health Canada alterou ligeiramente sua orientação anterior para encorajar os canadenses a limitar as chamadas de telefone celular, especialmente aqueles com menos de 18 anos.

Anteriormente, a Health Canada disse que as pessoas poderiam limitar seu uso se estivessem preocupadas com uma possível ligação entre telefones celulares e câncer.

James McNamee, chefe da divisão de efeitos e avaliações para a saúde do departamento de proteção ao consumidor e à radiação clínica da Health Canada & # x27s, disse que a agência estava tentando ser mais pró-ativa em sua mensagem para as crianças.

"Tem havido relativamente pouca ciência sobre o uso de celulares por crianças e crianças", e as crianças usarão esses dispositivos por um período muito maior de sua vida ", disse McNamee. & quotSeus cérebros e sistemas imunológicos ainda estão em desenvolvimento. & quot

A Health Canada disse que os usuários de telefones celulares podem tomar medidas práticas para reduzir a exposição, como:

  • Limite a duração das chamadas de celular.
  • Substitua chamadas de celular por mensagens de texto ou use dispositivos & quothands-free & quot.
  • Incentive os menores de 18 anos a limitar o uso de celulares.

Com os pesquisadores sem cronograma e, portanto, dados, para tomar uma posição definitiva sobre os efeitos a longo prazo das telecomunicações móveis na saúde, algumas organizações, como membros do BioInitiative Report, da Agência Europeia do Meio Ambiente e do Grupo de Política EMR, dizem as leis atuais que regulam o uso de dispositivos eletromagnéticos devem ser reconsideradas.

A posição deles, que eles dizem seguir & quott o princípio da precaução & quot, é que se não podemos & # x27t ter certeza de que algo não terá um impacto negativo em nossa saúde, devemos errar por excesso de cautela.


Resposta curta
As ondas cerebrais não são ondas eletromagnéticas.

Resposta longa
A atividade cerebral medida, como você já mencionou, é o resultado do disparo de neurônios individuais. A atividade existe, de fato, em duas partes. Em primeiro lugar, existem os potenciais de ação (PAs). APs são fluxos de corrente dentro de um neurônio de uma extremidade à outra. A magnitude desses APs (e a soma de muitos) é tão baixa, que mal é mensurável.

A atividade cerebral real que podemos medir é o resultado da segunda forma de condução do sinal: potenciais pós-sinápticos como resultado de neurotransmissores. (Piramidal) Os neurônios se comunicam entre si por meio de neurotransmissores, que são liberados de várias sinapses e fluem para o axônio do neurônio seguinte. A liberação dos neurotransmissores causa uma diferença de potencial muito maior que é conduzida através de diferentes tecidos (por exemplo, ossos e pele). A atividade que medimos com EEG é, portanto, apenas o resultado da diferença de potencial dos neurônios piramidais. Devido ao funcionamento dos campos elétricos, só podemos medir os neurônios orientados em ângulos retos em relação à superfície do couro cabeludo (veja a imagem à direita).

Um campo magnético também pode ser medido, mas é na verdade o resultado do fluxo da corrente. Se a eletricidade flui através de um loop, um campo magnético é gerado. Além disso, se houver um campo magnético, a corrente elétrica será gerada. É assim que o MEG funciona. Se houver uma corrente elétrica e você colocar esses loops em volta da cabeça, o campo magnético será & quot capturado & quot. Então, por sua vez, esse campo magnético irá gerar eletricidade no equipamento de gravação MEG, registrando assim a atividade elétrica no cérebro (veja a parte esquerda da imagem, há dois loops por onde passa o campo magnético). Os campos magnéticos são ortogonais aos campos elétricos (procure a regra da mão direita) e os neurônios que ficam paralelos ao couro cabeludo são mais facilmente mensuráveis. EEG e MEG complementam-se, portanto, e combiná-los melhora muito a localização da atividade.

Esta é uma explicação rápida e suja. Para um melhor, você pode querer ler o livro de Sorte: Uma Introdução à Técnica de Potencial Relacionada a Eventos (2014), que o explica muito bem.

Resposta curta
As ondas cerebrais são normalmente associadas ao eletroencefalograma, que é um sinal composto principalmente por diferenças de potencial geradas nas camadas superficiais do cérebro. As diferenças de potencial representam campos elétricos e não representam radiação eletromagnética (EM). A radiação EM é formada por pacotes de energia (fótons). Os tipos de radiação EM são caracterizados e classificados por seus comprimentos de onda específicos, mas isso não tem nada a ver com as ondas cerebrais.

Fundo
Além da excelente resposta de Robin Kramer, desejo abordar esta questão de uma abordagem mais terminológica, a saber o que são ondas cerebrais?

Brainwave é um termo meio coloquial. Normalmente está associado ao eletroencefalograma (EEG). As medidas EEG diferenças de potencial elétrico, geralmente no couro cabeludo (Fig. 1). Esta atividade elétrica que emana do cérebro é exibida na forma de ondas cerebrais. Existem quatro categorias dessas ondas cerebrais. Essas categorias são baseadas em bandas de frequência. O termo bandas de frequência é um termo mais formal e se refere à maneira como os EEGs são normalmente analisados, ou seja, por meio da transformação de Fourier. A transformação de Fourier disseca qualquer sinal baseado no tempo em uma série de ondas senoidais bem definidas, cada uma com uma frequência característica, expressa em ciclos por segundo (ou seja,, Hz).

Quando o cérebro está estimulado e ativamente envolvido em atividades mentais, ele gera ondas beta. Essas ondas beta são de amplitude relativamente baixa e são as mais rápidas das quatro diferentes ondas cerebrais (banda de frequência de 15 a 40 Hz). Ondas alfa (9 - 14 Hz) representam não-despertar, são mais lentos e mais amplos. Uma pessoa que concluiu uma tarefa e se senta para descansar geralmente está em um estado alfa. O próximo estado, ondas cerebrais theta (5 - 8 Hz), são normalmente de amplitude ainda maior e frequência mais lenta. Essa faixa de frequência é normalmente entre 5 e 8 ciclos por segundo. Uma pessoa que parou de fazer uma tarefa e começou a sonhar acordada geralmente está em um estado de ondas cerebrais theta. Uma pessoa que está dirigindo em uma rodovia e descobre que não consegue se lembrar dos últimos cinco quilômetros geralmente está em um estado theta induzido pelo processo de condução em uma rodovia. O estado final das ondas cerebrais é delta (1,5 - 4 Hz). Aqui, as ondas cerebrais são de maior amplitude e frequência mais lenta. Um sono profundo e sem sonhos é caracterizado por essa faixa de frequência. Quando vamos dormir uma noite, as ondas cerebrais geralmente descem de beta para alfa, para teta e, finalmente, quando adormecemos, para delta (fonte: Sci Am, 1997).

A atividade do EEG é medida por meio de eletrodos e estes detectam uma diferença de potencial, ou campo elétrico. Um campo elétrico não é eletromagnético (EM), porque não é (necessariamente) acompanhado por um componente magnético. Um campo elétrico é gerado em todos os lugares onde a carga é separada. Se não houver fluxo de corrente, ainda haverá um campo elétrico, ou seja, um campo elétrico estático. Somente quando a corrente começa a fluir um componente magnético é introduzido (fonte: OMS). No cérebro, podem existir campos elétricos estáticos, mas a atividade EEG é tipicamente evocada por disparos neurais sincronizados e repetitivos. Dentro do tecido, portanto, a corrente flui durante a geração do potencial de ação e, portanto, há definitivamente um componente magnético envolvido, isso é medido com um magnetoencefalograma (MEG).

O MEG mede campos magnéticos e normalmente não é analisado na forma de ondas cerebrais, mas na forma de imagens cerebrais (Fig. 2).


Fig. 2. Análise MEG. fonte: NYU Cognitive Neurophysiology Lab

Os sinais MEG também são não Radiação EM, mas sinais magnéticos.

Finalmente, então o que é Radiação EM? A radiação EM é um forma de energia que é produzida por oscilação de perturbação elétrica e magnética, ou pelo movimento de partículas eletricamente carregadas viajando através de um vácuo ou matéria. Os campos elétricos e magnéticos formam ângulos retos entre si e as ondas combinadas se movem perpendicularmente aos campos magnéticos e elétricos oscilantes, daí a perturbação. A radiação de elétrons é liberada como fótons, que são feixes de energia luminosa que viajam à velocidade da luz como ondas harmônicas quantizadas. Essa energia é então agrupada em categorias com base em seu comprimento de onda no espectro eletromagnético. Essas ondas elétricas e magnéticas viajam perpendiculares entre si e têm certas características, incluindo amplitude, comprimento de onda e frequência (Fig. 3).

É importante ressaltar que a radiação EM pode atuar como um aceno ou um partícula, ou seja, um fóton. Como uma onda, é representada por velocidade, comprimento de onda e frequência. Como uma partícula, EM é representado como um fóton, que transporta energia. Fótons com energias mais altas produzem comprimentos de onda mais curtos e fótons com energias mais baixas produzem comprimentos de onda mais longos.

Se as "ondas cerebrais" produzem um potencial elétrico variável no tempo, conforme mostrado no EEG, então, pelo que sei, as ondas eletromagnéticas estão presentes. Fui ensinado que você não pode ter um potencial elétrico variável no tempo sem criar uma onda eletromagnética. Você pode tentar navegar na explicação wiki https://en.wikipedia.org/wiki/Maxwell%27s_equations, mas a ideia principal é que um campo elétrico variável com o tempo não pode existir sem a presença de um campo magnético variável com o tempo. Admito que tenho basicamente zero conhecimento de fundo sobre ondas cerebrais, no entanto, depois de ler as duas respostas completas anteriores, fiquei me perguntando por que uma onda cerebral não se enquadraria na categoria de ondas eletromagnéticas.

"Um campo elétrico não é eletromagnético (EM), porque não é (necessariamente) acompanhado por um componente magnético." Isso é teoricamente verdadeiro para campos elétricos estáticos, mas acho que campos elétricos estáticos são semelhantes a um "estado de vácuo" no sentido de que eles não existem na vida real ou mesmo se existissem, seria realmente difícil de medir sem perturbar o sistema.

As ondas não são estáticas e, portanto, o EEG certamente mostra um campo elétrico variável com o tempo.

Estritamente do ponto de vista da física, existem apenas 4 interações fundamentais: gravitação, eletromagnética, interação fraca e interação forte.

As interações fracas e fortes só existem em subatômicas, então elas não contribuem em nada para as ondas cerebrais. A interação gravitacional, embora teoricamente afete, é extremamente pequena a ponto de também ser negligenciada. Portanto, tudo o que o cérebro faz é eletromagnético. Na verdade, todo processo químico também pode ser considerado puramente eletromagnético.

Devo enfatizar que este é um ponto de vista estritamente físico, porque sei que em outros campos, como biologia ou neurociência, é impraticável agrupar todos forma de interação eletromagnética em uma cesta. Campo elétrico, campo magnético, radiação, interação de Van de Waals, o que você quiser, são diferentes formas de interação eletromagnética.

O que pode ser bastante confuso é que, em biologia ou neurociência, o termo eletromagnético pode ser usado para uma forma de tal interação: a coexistência de campo elétrico e campo magnético. É por isso que podemos dizer que o campo elétrico não é eletromagnético. Isso é, estritamente do ponto de vista da física, errado. No entanto, essas são apenas interpretações diferentes do termo, então biólogos e neurocientistas podem usar essa afirmação com segurança.

Esta é uma questão importante por uma série de razões, não menos das quais é a fusão generalizada de "ondas cerebrais" com EM ou ondas de rádio na mídia popular e até mesmo em alguns artigos na Scientific American. As três respostas mais votadas neste momento (junho de 2019) por Robin Kramer, AliceD e bobby, embora aparentemente inconsistentes, estão todas corretas, mas faltam alguns detalhes que podem resolver a aparente inconsistência.

Para começar, como afirma Robin e AliceD implica, as ondas cerebrais NÃO são ondas eletromagnéticas (EM) ondas cerebrais são o termo dado aos padrões de diferenças de voltagem medidas entre dois eletrodos conectados à matriz de fluido extracelular tridimensional em torno do cérebro (como mostrado lindamente por Robin). Esta matriz inclui o crânio e o couro cabeludo do sujeito e, uma vez que o crânio tem uma alta resistência, a corrente que eventualmente chega ao couro cabeludo é muito pequena e produz uma voltagem muito pequena à medida que flui através do couro cabeludo um tanto resistivo entre os dois eletrodos . Durante a cirurgia de crânio aberto, o EEG registrado na superfície do cérebro é 10-100 vezes maior, pois a corrente não precisa fluir para fora do crânio para alcançar os eletrodos e depois voltar. É claro que esses padrões de voltagem sobem e descem, produzindo assim "ondas" no registro EEG de voltagem versus tempo, como explica AliceD.

Este não é o mesmo sentido do termo "onda" que é usado na física para descrever fenômenos ondulatórios. Geralmente os físicos falam sobre ondas como soluções para equações de ondas diferenciais, incluindo as equações de Maxwell. Somente no sentido mais amplo de alguma possível periodicidade do fenômeno produzindo altos e baixos em um gráfico do fenômeno em função do tempo, a comunalidade desses dois sentidos da palavra "onda" pode ser identificada. Observe, no entanto, que as soluções do físico para as equações de onda podem ser bastante gerais e incluem qualquer combinação de funções de solução que tomam como argumentos (ax + bt) e (ax-bt) representando soluções de deslocamento para frente e para trás. Portanto, um pulso quadrado resolverá as equações de onda e, dado que qualquer sinal realista tem uma representação de Fourier, qualquer sinal pode ser considerado composto de uma soma ponderada de "ondas" de seno e cosseno, conforme descrito por AliceD, mesmo que o próprio sinal não é periódico.

As ondas EM são soluções para as equações de Maxwell que transportam energia através do espaço por meio da mudança de campos elétricos e magnéticos que podem viajar longas distâncias de onde são lançados e estão associados a energia de campo distante. Essa energia de campo distante não é mais afetada por sua fonte, nem seu destino afeta sua fonte. Isso é diferente da energia nos campos elétrico e magnético relacionadas ao fluxo de corrente na matriz extracelular, isso é chamado de campo próximo e compreende a força motriz que impulsiona o fluxo de corrente. A atenção aos detalhes é importante aqui, os EEGs não registram campos elétricos, eles registram diferenças de potencial. Potencial é um campo escalar com um único valor numérico em cada ponto no espaço e nenhum ponto zero absoluto - portanto, sempre tendo que medir a diferença de voltagem (potencial) entre dois pontos e ter conexões com o circuito da matriz de fluido extracelular, enquanto o elétrico field é um campo vetorial com magnitude e direção em cada ponto no espaço. O campo elétrico é o gradiente do potencial, e esta é a direção em que a corrente fluirá no fluido extracelular isotrópico. Mudar o potencial em pontos na matriz extracelular mudará o campo elétrico de campo próximo e, portanto, o padrão tridimensional do fluxo de corrente e quaisquer diferenças de potencial registradas. As ondas cerebrais são essas últimas diferenças de potencial devido à energia do campo próximo nos campos elétrico e magnético, e se separam dos efeitos do campo distante da energia irradiada na forma de ondas EM.

Agora, Bobby aponta que as diferenças de potencial mutáveis ​​que representam as ondas cerebrais implicam na mudança de campos elétricos que, como diz Maxwell, produzem campos magnéticos variáveis, que, por sua vez, geram um campo elétrico variável, etc - e estamos prontos para as corridas: um EM onda é lançada! Ou é?

É necessário um dispositivo chamado antena para transduzir uma mudança de tensão / corrente em uma onda EM, e uma regra muito básica para antenas é que elas só começam a converter quantidades significativas de energia quando o tamanho da antena se aproxima de 1/4 do comprimento de onda do sinal sendo irradiado. Portanto, vamos ver o tamanho que nossa antena precisaria ter para que uma onda alfa de 10 Hz fosse lançada do nosso couro cabeludo. Como as ondas EM viajam à velocidade da luz, ou 300.000.000 m / s, nosso couro cabeludo teria que ter 75 milhões de metros de tamanho! Não tenho as equações aqui, mas é bastante óbvio que essencialmente energia zero a 10 Hz será irradiada. E se alguém quisesse captar esse sinal, a antena de recepção teria que ser igualmente grande! Setenta e cinco megametros é muito grande.

É por isso que os eletrodos de EEG precisam tocar o couro cabeludo ou se conectar de outra forma ao circuito real no qual a corrente está fluindo, em vez de apenas ser colocados próximos para captar a energia EM irradiada do cérebro. E embora seja verdade uma série de truques podem ser usados ​​(como é feito em antenas dielétricas de telefones celulares) para reduzir esse tamanho em talvez um fator de dez, mesmo para sinais de 100 Hz ou 1000 Hz, virtualmente nenhuma energia vai irradiar do couro cabeludo, nem as ondas EM serão captadas e convertidas em potenciais mutáveis ​​no couro cabeludo do meio EM ao nosso redor. Os telefones celulares podem ser pequenos porque utilizam sinais na faixa de 3 GHz, onde 1/4 do comprimento de onda é cerca de 2,5 cm ou uma polegada.

Portanto, mesmo que possa haver ondas EM produzidas por "ondas" cerebrais, praticamente falando, isso não acontece, e olhar em detalhes como as ondas EM são irradiadas revela que a "onda" cerebral é, de fato, um fenômeno diferente. de qualquer onda EM que possa estar associada ou gerar.

Talvez a maneira mais sucinta de apontar a diferença seja observar que as ondas EM consistem em pacotes de energia que se propagam através do espaço por meio de campos elétricos e magnéticos em mudança de autorregeneração que têm unidades de volts / metro e amperes / metro, enquanto as "ondas" cerebrais são diferença nas tensões entre dois pontos no couro cabeludo, medida em Volts - observe que eles têm unidades diferentes. Com as "ondas" cerebrais, essencialmente nenhuma energia sai do couro cabeludo e se irradia para o espaço porque as frequências são muito baixas e o couro cabeludo é muito pequeno para atuar como uma antena eficaz para convertê-las em ondas EM.


É possível afetar um cérebro com ondas eletromagnéticas? - Biologia

Estive refletindo sobre isso há algum tempo e acabei de entrar em ação por causa de um comentário que fiz em outro artigo “Construindo Inteligência Artificial Mais Inteligente por. Encolhendo o corpo? ” Uma abordagem à inteligência artificial é modelar as atividades dos neurônios como circuitos elétricos com múltiplas entradas e múltiplas saídas. O modelo assume que cada neurônio individual afeta apenas os outros neurônios com os quais tem contato direto nas sinapses. Mas, também sabemos que um sinal elétrico também gerará um campo eletromagnético. Sabemos que o cérebro como um todo faz isso porque temos eletroencefalogramas (EEG) e magnetoencefalogramas (MEG) que podem medir as atividades elétricas e magnéticas do cérebro. Portanto, a questão que desejo levantar é: os neurônios podem se comunicar uns com os outros por meio de seus sinais eletromagnéticos, bem como por meio de suas sinapses?

Na verdade, são quatro perguntas: um campo eletromagnético pode ativar um neurônio? um neurônio ativado gera um campo eletromagnético? Esse campo é forte o suficiente para afetar os neurônios vizinhos? e esse efeito é forte o suficiente para transmitir informações? Como eu disse acima, sabemos que o cérebro como um todo gera um campo EM, tanto que o EEG padrão é capaz de medir os campos que passaram pelo crânio. Porém, pesquisas mais recentes com EEGs intracranianos revelaram uma grande variedade de atividades de alta frequência que são amortecidas pelo crânio. Vamos primeiro dar uma olhada rápida em um neurônio.

O cérebro e o sistema nervoso são estruturas maravilhosamente complexas, cujas atividades são modeladas nas interações dos neurônios. Embora haja exceções, o neurônio básico tem múltiplas entradas (dendritos) e múltiplas saídas (um axônio com ramificações). Os neurônios estão conectados uns aos outros por sinapses. O sinal que passa pela sinapse pode ser químico (empregando um neurotransmissor) ou elétrico. The signal that passes along a neuron is known as an ion pump as it is created by the movement of electrically charged ions across the neuron's membrane. The signals from the input dendrites are additive and the output axon is only triggered if a minimum activation potential is reached – input signals that are too weak are thus ignored. It is therefore tempting, as a first iteration, to model the information processing capacities of neurons as a complicated sequence of logic gates connected together by conducting wires. However, with an average of one hundred billion neurons, each with an average of 7,000 synaptic connection, the average cranial computer has about 400 trillion connections. This in itself is an onerous task to model.

But the brain is not a mass of insulated wires its electromagnetic activity leaks out enough to be measurable. The average signal measured by a typical EEG is about 10-100 microV compared to 10-20 milliV for a subdural probe – that's over 100 times stronger. The magnetic fields produced by the brain are much weaker and useful measurements have only been possible since the invention of SQUIDs (superconducting quantum interference devices). However, at 10 femtoTeslas (fT) for cortical activity and 103 fT for the human alpha rhythm, the brain's magnetic field is somewhat smaller than the ambient magnetic noise in an urban environment, which is on the order of 108 fT. Great care is needed in such research to screen the room from as much EM radiation as possible.

It is thought that these fields are generated from the current flowing through each neuron EEGs are considered to be the result of extracellular currents along dendrites whereas MEGs are due to intracellular ionic currents. However, these signals are averages of the activities of individual neurons they are the emergent behaviour of billions of neurons - it is thought that about 50,000 neurons are needed to produce a measurable signal with current equipment. Much more research needs to be done in this area. The magnetic signals, in particular, are very weak, and it is currently impossible to isolate the signal of an individual neuron. However, to answer our second question, neurons Faz produce electromagnetic fields that extend beyond their physical structure.

It is time to look at what's actually thought to be going on at the level of the single neuron. The paper “Electric and magnetic fields inside neurons and their impact upon the cytoskeletal microtubules” is, I think, very useful in that although rather long it explains some basic electromagnetic theory along the way. It discusses the electromagnetic fields in dendrites, axons and soma, as well as the propagation of the ionic current and the electromagnetic effects at the synapses. Its main focus, however, is on giving a plausible theory on how microtubules may also be able to transmit information. There are still a lot of unknowns and a lot of research to be done. The authors reject outright the ferroelectric model of neurons as these ionic currents are very different to the electron currents in a metal conductor. The EM fields generated are much smaller than would be expected by a current due to a physical flow of charged particles.

What the paper actually focusses on are the interactions between EM fields and the cytoskeleton of a neuron, most importantly the microtubules. That electromagnetic inputs to the cortex have been shown to affect consciousness is proof that neurons can process an EM signal on its own as imparting information. The case of a blind man able to partially see through a camera connected via computer to electrodes implanted directly into his visual cortex goes all the way back to 1978. There was also an experiment in 1988 showing that two unconnected neurons would oscillate synchronously with an applied electric field. This is linked to the controversial topic of the 40Hz gamma wave signal that originates in the thalamus and sweeps across the brain like a metronome. The speed of this signal appears to be too fast to be carried by the ionic neural signal and therefore it seems plausible to look for an alternative. We can therefore answer our first question in the positive that EM fields external to a neuron can activate that neuron as if it had received a signal from its dendritic inputs. The final, and most fascinating, questions are whether the EM fields created by neuronal activity can thereby send signals and information to neighbouring neurons without going through a synaptic information exchange. This could be with neurons with which it has no connections with or it could strengthen, or attenuate, the synaptic signal.

I will try my best to summarize the above paper and then look at possible ways forward. Many people assume that there is no, or little EM field outside the neuron because of the insulating myelin sheath. However, that sheath only covers the axons, not the dendrites, and secondly it is not a continuous sheath (like around an electrical cable) but is a string of small sheaths with gaps in between them. This apparently allows for better conductivity in pulses but also means there is ionic activity at these nodes of Ranvier. The paper calculates that the electric fields generated by a neuron are of significant magnitude but that the magnetic fields are too small to affect even the signal transmission within a neuron, never mind propagating extraneuronally. However, the dendrites especially can both produce and react to fluctuating electric fields. For the moment, the answer to our third question is partially positive, although we have left unanswered how the measurable magnetic fields are produced. The paper then has a long section describing the structure of microtubules and their component tubulins.

Microtubules are part of a neuron's exoskeleton and are polymer tubes of tubulin, which exists as two polarized isomers. Imagine the microtubules as having three layers with the inner and outer layers negatively charged whereas the middle layer is positively charged. The paper puts forward a method by which tubulins can propagate a wave along the microtubules, combining electromagnetic properties with known biochemical ones. This is more than just a supportive structure and, as at the end it connects to the presynapse in axons it may be able to transmit its information to the next neuron. Experiments on microtubules have also discovered some astonishing properties, such as that they are able to propagate elastic waves at up to the Gigahertz range as well as acoustic waves up to 600 m/s. Also, as the microtubules are charged they may also show piezoelectric effects. These latter discoveries remain to be put into a coherent picture. Why a neuron would have two different modes of signal transmission is a mystery. Perhaps they are different facets of the same signal or perhaps it some kind of checksum to verify that the axonal signal is not a false positive. Pure speculation at this point.

All of this is tantalising but there are serious experimental difficulties in moving forward, not least of which is getting live data as there are laws against sticking probes into living people's brains. We are thereby forced to speculate based on the signals detected at the surface of the brain. Both electric and magnetic fields are measurable as emergent phenomena, but how a single neuron resonates within a nearby bundle is unknown but must surely involve EM propagation. Although the magnetic fields appear to be tiny for an individual neuron they become significant and measurable for resonating bundles. The quoted paper does not look at resonance effects which could be significant even at low field strengths. The subject of stochastic resonance is very recent but, I think, should yield some insights about a non-linear system like the brain and the importance of extracting valid signals from background noise. The 40 Hz electrical signal must have some purpose, whether the cause of consciousness or not, and therefore neurons must have the ability to respond to it. This is an area in which physics and neurology come together to further our understanding. But coming back to the original stimulus of a discussion about AI, I think that modelling the brain as mere physical connections of neurons (be they biochemical or electrical) is doomed to failure unless it also includes emergent extraneuronal phenomena such as electric and magnetic fields. The answer to our last question has to be: probably yes but more work needed!

I used to be lots of things, but all people see now is a red man. The universe has gifted me a rare autoimmune skin condition known as erythroderma.


Harmful Effects of Electromagnetic Radiation (EMF)

For most people, it is impossível to go even a day without coming into contact with electronic devices such as laptops, tablets and cell phones.

People rely on these technological tools for work, communicating with friends and family, school, and personal enjoyment.

What most people don’t seem to realize, however, is that all of these electronic devices are known to emit waves of Electromagnetic Radiation (EMF).

Even people who are aware of this fact often ignore it, but once you know all of the adverse effects this type of radiation can have on your health, you start to pay more attention.

Some people may try to convince you that the negative health effects of Electromagnetic Radiation are simply a hoax thought up by extremely paranoid people. Unfortunately, research is proving that this is not the case at all.

The more research that is done on the matter, the more solid evidence we see that Electromagnetic Radiation emitted from laptop computers, cell phones, and other electronic devices can be harmful to our bodies.

Health Risks of EMFs

The American Academy of Environmental Medicine (AAEM) believes we need to do a better job at understanding the negative health effects from EMF exposure. They have documented significant harmful effects occur from EMF exposure such as genetic damage, reproductive defects, cancer, neurological degeneration and nervous system dysfunction, immune system dysfunction, and many others.

EMF studies repeatedly have shown gene mutations and DNA fragmentation, which can cause cell mutation and cancer.

Crianças are particularly at risk from EMF exposure, because a child’s body absorbs more EMF than an adult’s, according to The Stewart Report. In fact, in reviewing these reports, we find that children absorb up to 60 percent more energy per pound of body weight than adults do. Today’s standard for the maximum signal strength of cell phones is known to penetrate an adult head up to one inch. This same cell phone signal can pass completely through a child’s head!

The effects of prolonged EMF exposure can be cumulative and will span childrens’ lifetimes. This exposure is unprecedented and not experienced by previous generations.

Male and female reproductive systems are also at risk from EMF exposure. In one study, Dr. Conrado Avendano and his colleagues of Nascentis Medicina Reproductiva in Cordoba found that “the use of a laptop computer wirelessly connected to the Internet and positioned near the male reproductive organs may decrease human sperm quality.”

Their study found that after a four-hour exposure, 25 percent of the sperm was no longer active compared to 14 percent from sperm samples stored at the same temperature over the same time period and away from the computer. They also noted that 9 percent of the sperm showed DNA damage, three times the damage found in the comparison samples.

Similarly, the Archives of Environmental & Occupational Health reported laptop EMF emissions create health concerns particularly for women and their fetuses. The study found that Swedish EMF standards were exceeded by 71 to 483 percent by the laptops used in the study which, by the standard’s definition, increases risk for tumor development.

Today’s technologies also produce heat. The heat from a laptop warms the upper legs and can cause Toasted Skin Syndrome, a brownish discoloration of the skin.

Many studies have revealed a link between the use of these types of technological devices and various forms of illness, due to a breakdown at the cellular level.

Dr. Martin Pall’s research on EMF radiation reveals 8 ways EMF radiation impacts our bodies:

  1. Nervous system and brain: widespread neurological/neuropsychiatric effects like sleep disturbance/insomnia fatigue/tiredness headache depression/depressive symptoms lack of concentration/attention/cognitive dysfunction dizziness/vertigo memory changes restlessness/tension/anxiety/stress/agitation irritability.
  2. Endocrine/hormonal systems: The steroid hormone levels drop with EMF exposure, whereas other hormone levels increase with initial exposure. The neuroendocrine hormones and insulin levels often drop with prolonged EMF exposure.
  3. Oxidative stress and free radical damage: central roles in essentially all chronic diseases, as well as other body effects.
  4. Cellular DNA attacks: These are related to cancer causation and produce the most important mutational changes in humans and diverse animals, as well as in future generations.
  5. Apoptosis (programmed cell death): This can cause both neurodegenerative diseases and infertility.
  6. Fertility Problems: This can lead to lower sex hormones, lower libido and increased levels of spontaneous abortion and, as already stated, attack the DNA in sperm cells.
  7. Produce excessive intracellular calcium [Ca2+]i and excessive calcium signaling.
  8. Cancer: 15 different mechanisms of EMF radiation’s effect on the cell can cause cancer. Brain cancer, salivary cancer, acoustic neuromas and two other types of cancer go up with cell phone use. People living near cell phone towers have increased cancer rates.

These effects can create many symptoms in our bodies, some which can be felt, and some which we might not know about. Below are just some of the harmful symptoms of Electromagnetic Radiation exposure.

Você sabia?

When an EMF radiation source is at zero distance from the body, it’s most dangerous. As you move farther away, risks are reduced. The following chart shows the benefits of distance with corresponding emission reductions related to a 90 MG ELF EMF source.

Source Measurement
(in milligauss)

Redução de risco

Electromagnetic Radiation Health Effects

Short-Term EMF Health Effects

  • Dores de cabeça
  • Tingling or burning sensations
  • Aches and pains
  • Decreased sperm motility
  • Hands hurt
  • Trouble sleeping

Long-Term EMF Health Effects

  • Brain tumors
  • Mental illness
  • Cognitive and Behavioral disorders
  • Immune disorders
  • Cancers – blood, breast and more
  • Mutated cells
  • Fragmented DNA
  • Toasted Skin Syndrome

Electrical Sensitivity

  • Dores de cabeça
  • Concentration or memory loss
  • Cognitive impairment
  • Tingling or burning sensations
  • Sleeping problems
  • Aches and pains
  • Hand pain

Technology plays a major role in most people’s lives. While you can certainly try to live without your mobile devices, it might be difficult. So what is a person to do?

Avoiding the effects of Electromagnetic Radiation isn’t exactly easy, as mobile devices that emit it are everywhere and practically inescapable. Well, there are a couple of different steps to take to look out for your health.

The good news is you don’t actually have to give up your devices and there are many ways of protecting yourself.

You can also minimize the potential negative health risks by using EMF shields that block Electromagnetic Radiation. Being unaware of the harmful effects of Electromagnetic Radiation won’t make you immune to them. Your best bet is to educate yourself and find ways to protect yourself.


If you were hit by an EMP pulse, would you notice?

Are there any physiological effects of being hit by an EMP pulse, or is the human body completely unaffected? If an EMP weapon were secretly fired with no electronics nearby, would there be any effect?

Iɽ like to add my own question to this. The Human body uses electricity in many functions. How strong would an EMP need to be to damage or disable, say, the brain? Is it possible to fry the brain this way, or am I thinking too much like cliche TV supervilians?

Neurology background here. I'm in the mining sector now, but this is going to be based on unchanged fundamentals. So a big misconception out there is that the brain/nervous system has actual electricity. When most people think about electricity, such as with computer devices, they are thinking about a flow of electrons which carry charge (negative in their case). The body does not work that way however, there aren't a flow of electrons shooting around between synapses like in those cool animations. There is a CHEMICAL gradient of ions creating a difference in charge between the inside/outside of cells. When neurons communicate through through action potentials "spikes" in charge, they are just allowing the ions (K, Na, Ca) to flow in and out depolarizing and re-polarizing the cell. The beauty is thought that this really does emulate a circuit. The cell membrane (which is separating the charge gradient) acts as a capacitor, the diameter of the axon (the neuron tail that the polarization goes down) and the number of ion channels (holes the ions go through) acts as a resistor, and the flow of the ions themselves are the current. So we can use Ohm's law and then a more specific Nernst Equation to calculate neurons' characteristics, such as the specific voltage at resting potential, human's typical neuron is about -70mV for example. NOW, as for EMPs. They disrupt electromagnetic systems such as electricity that works with electron flow. In simplest of ways it pretty much overloads capacitors causing short circuits. Since the body's "electricity" is a charge gradient of IONS, it would have no effect. Now if you are wondering what initial input tells the cells to start this current, it is all the neurotransmitters you all hear about. Anyways, EMPs are radiation after all and strong enough ones can come from forces (such as nuclear explosions) which will be accompanied by gamma rays. So if a pulse is strong enough, it POSSO hurt the body, but it would be because of the gamma rays and other stronger radiation. A purely electromagnetic pulse strong enough to hurt someone is pretty unlikely, imagine if the sun somehow exploded and only the electromagnetic rays reached earth. To put things in perspective we can withstand 100KV/m = EMP of an atomic bomb wouldn't even hurt us, but obviously other factors would We would be fried by many other things before the EMP does anything. Esse article explains some physics, look at the last section "standardization". Contudo, fine tuned EMPs such as TMS can have effects.

*Aside from the hard science, let's use our common sense, EMPs are used a lot in war, domestic law enforcement, even by criminals. The machines are shut down, the people are never hurt. Let's use real life experience as some supportive proof!

IMPORTANTE. If you have a pace maker, an EMP could short circuit that and kill you, but I have never heard of any reported cases. While an electromagnetic pulse which effects electrons wouldn't hurt us, electricity itself CAN hurt us! I don't mean lightning which would kill us from heat, think more like TASERS! The electricity itself isn't causing the muscle contraction, but the electricity is somewhat mimicking neurotransmitters by pretty much tell all your muscle neurons to fire their ion pulse. So it is good to remember that electricity and electromagnetism are different (though I don't know these details since it goes beyond my field).

TLDR: Electromagnetic Pulses effect electron electricity such as with computer circuits by short circuiting them, the body's "circuit" works with chemical ion gradients creating polar charges, which will be unaffected by EMPs meant to disarm electronics. VERY precise EMPs matching action potentials would work (look up TMS), but that would never occur outside of a medical use setting. However large EMPs (like with nuclear explosions or massive sun flare) are accompanied by stronger waves such as gamma rays which would damage you.

editar : I know I wrote a lot, but this is much better than trying to read through all these scientific articles people are posting that are crowded with jargon. I know the feels you feel when I myself try to read my engineering friends' papers. lol

EDIT 2: Extra Info For those of you that know about circuits or just interested. Here is a full explanation 4th picture down , this one shows how complex the diagrams can be, and these are more complex readings straight from my university courses. neuronal level ( you can change the "Chp#" starting from 2 and read the whole thing) and muscle tissue level

Edit 3 Someone brought up something known as TMS. I'll refer to this more scholastic article than Wikipedia. As I commented "When I say electromagnetic force won't effect the neurons I am saying in terms of EMP pulse strength. These are isolated very strong pulses which would never occur alone. For the most part, this is also VERY new, and highly debated to be of any effect on its claims of what it treats for." These pulses are also matched in amplitude, strength, direction, and length to mimic the neuronal queue to fire by using action potentials as a reference. The odds of some EMP pulse being strong enough and matching all these criteria precisely is pretty much impossible. Again, when I was saying the electromagnetic force wouldn't effect the neurons, I meant in terms of any realistic EMP strength. Neurons have a specific neurotransmitter (messenger) that tells the cell to open up the ion channels and start the depolarization. If we create a magnetic field at the correct strength to make the cell think it has started the initial ion flow (reach a depolarized state of around -45mV) then it will spontaneously go all the way to +30mV which is the full depolarized level, and then re-polarize to -70mV, this sequence of events is known as the action potential. So yes we CAN activate neurons with a very specific EMP, but this would never happen in any EMP weapon/natural solar flare/ nuclear explosion.

Edit4: I'm no physics or electrical engineer major so pardon my somewhat vague description of how EMPs work, I am certain though that you all need no worry of some weaponized EMP effecting you. Massive solar flare or nuclear explosion, well, you have more than the EMP to worry your curious little heads about! And again, when I say EMPs won't effect people, I mean in all intense and purposes of the types OP is referring to.


Brain-controlling magnets: how do they work?

If you were to tell people that the technology exists to manipulate the workings of people's brains, they may not believe you. That sort of thing is the stuff of cheap sci-fi B movies. If someone in the real world were to try to develop it, that's exactly the sort of scenario where they'd send James Bond in to stop them before it got too far.

But the fact is that this technology genuinely exists and is widely used in neuroscientific research. It is known as Transcranial magnetic stimulation, or TMS, and as the name suggests it stimulates the brain through the cranium using magnetism.

Magnets and the brain work together a lot. Neuroscience is an increasingly media-friendly area of science, and this is due in part to the increasing use of magnetic resonance imaging (MRI), an invaluable but complex technique that uses intense magnetic fields and radio waves to produce eye-catching images of a working body and brain.

TMS takes this brain-magnet relationship a step further. Rather than just passively looking and observing as the brain goes about its business, these advanced electromagnets actually alter the activity of targeted brain regions by inducing a localised varying magnetic field that causes a weak electrical current. This might sound like a bad idea (like licking a battery, but with your temporal lobe rather than your tongue) but it's perfectly logical. The brain does what it does via electrical currents conducted by neurons, and these currents are what keep our numerous organs and anatomical areas working as one cohesive whole, which is important for things like playing sports and staying alive for more than three seconds. TMS simply causes these electrical currents, which the body generates all the time, to occur at higher levels in certain targeted areas of the brain.

The technique relies on placing a coil (of varying design and composition, depending on what you want to do) on the scalp of your conscious subject, above the area you hope to stimulate, and turning it on. The biophysics behind what occurs is fascinating, albeit complex, but that's essentially the procedure, which is deceptively simple seeming.
What's the point of doing this? Well, inducing currents in a part of the brain causes that part to become more or less active (depending on whether you get neuronal depolarisation or hyperpolarisation). Inducing this activity in selected areas gives us a much better understanding of what these areas do, how certain types of activity influence a person's behaviour or perception, or any number of things like that.

It's not a perfect tool, of course. The direct stimulation is currently limited to the more surface-level areas of the brain, given the precision required and limitations of the technique. This still offers ample scope for areas of interest though, and it is still possible to influence deeper areas of the brain, albeit indirectly, via the myriad connections.

Admittedly, when someone manually induces a current in your verbal processing areas or motor cortex, it can seem a little unnerving. And it certainly looks disconcerting. But all the evidence suggests that, used appropriately, it is a safe procedure.

TMS expert, Cardiff University researcher and occasional Guardian contributor Chris Chambers sums it up quite nicely:

The neural activation caused by TMS can tell us a lot about how the human brain controls different behaviours, ranging from basic functions like the ability to see, hear and touch, to our ability to speak and make motor movements. We can even use TMS to explore how the most advanced part of the brain – the prefrontal cortex – regulates high-level abilities like consciousness, impulse control and working memory. The great advantage of TMS over other neuroscience methods is that we're interfering with the brain rather than simply measuring its activity. Because of the causal nature of this intervention, this can tell us which parts of the brain are necessary for particular functions. There is also some evidence that TMS may assist in the treatment of conditions such as depression and tinnitus, and there is growing evidence that it can help the brain reorganise following a stroke.

I can reassure people as to the safety of TMS, in that I've experienced it several times myself by volunteering for studies at the Cardiff University Brain Research Imaging Centre. I only ever had one experience that alarmed me. During one study, I was having my motor cortex activated, which caused my arm to flail involuntarily (it sounds worrying, but it's essentially a hi-tech version of a doctor testing your reflexes in your knee with a mallet). This experience didn't hurt, and as a neuroscience enthusiast I found the experience cool rather than worrying.

However, the physical set-up of the study and the flailing of my arm meant that I repeatedly came perilously close to slapping the (female) experimenter on the posterior. I am not the sort of man who thinks this move is a good idea, and I can't imagine a scenario where I could more effectively argue that it wasn't done on purpose. But still, I'm glad it never happened.

This technique is still relatively new, but is becoming more widespread, and also has clinical applications, such as the treatment of depression. The media has recently acknowledged it, and we could possibly see this happen more often in the near future.

Of course, as with anything of this nature, people will worry about it. I recently explained TMS to an acquaintance. He asked, if it's possible to non-invasively alter the activity in the brain of a conscious person, what's to stop someone building a magnet that has a greater range, allowing them to shut down important brain regions, perhaps critical ones like the medulla oblongata, in unsuspecting people from a distance.

In other words, couldn't TMS be the perfect assassin's weapon? Fatally disrupting the brain activity of individuals from a distance, leaving no residue or evidence behind?

A valid concern? Not really, no. At present, TMS coils are about 15-20cm across and can directly stimulate the brain to a depth of maybe 2-3cm. And because the field strength declines non-linearly with distance, coupled with the Biot-Savart Law, you'd probably need a coil at least the size of a respectable building to get any decent range from one. This would require an incredible amount of power to run, assuming you could build a coil that size that wouldn't break up under the pressure of using it. If you somehow managed all this, the magnetic field generated wouldn't be nearly focused enough (ie you might be able to target it on a crowd of rioters, but not a small area of a human's brain). Even if this lack of focus wasn't an issue, you'd need the "target" to remain completely still while you aim the coil to line up with their important brain regions.

Suffice to say, if someone starts pointing a multi-storey coil attached to a massive generator at you, you should probably keep moving.

But if TMS worries you, the best way to overcome your concerns is to experience it yourself. There may well be a neuroscience/psychology centre looking for volunteers near you. For those near me in or around Cardiff, you can sign up for the TMS studies at the Cardiff University Psychology School.

For more info, contact Jemma Sedgmond at [email protected]

It's cool, I promise (not that my idea of "cool" is universally applicable).

You can follow Dean Burnett on Twitter, @garwboy, to see if he starts behaving oddly after TMS.


Cell phone use may have effect on brain activity, but health consequences unknown

In a preliminary study, researchers found that 50-minute cell phone use was associated with increased brain glucose metabolism (a marker of brain activity) in the region closest to the phone antenna, but the finding is of unknown clinical significance, according to a study in the February 23 issue of JAMA.

"The dramatic worldwide increase in use of cellular telephones has prompted concerns regarding potential harmful effects of exposure to radiofrequency-modulated electromagnetic fields (RF-EMFs). Of particular concern has been the potential carcinogenic effects from the RF-EMF emissions of cell phones. However, epidemiologic studies of the association between cell phone use and prevalence of brain tumors have been inconsistent (some, but not all, studies showed increased risk), and the issue remains unresolved," according to background information in the article. The authors add that studies performed in humans to investigate the effects of RF-EMF exposures from cell phones have yielded variable results, highlighting the need for studies to document whether RF-EMFs from cell phone use affects brain function in humans.

Nora D. Volkow, M.D., of the National Institutes of Health, Bethesda, Md., and colleagues conducted a study to assess if cell phone exposure affected regional activity in the human brain. The randomized study, conducted between January 1 and December 31, 2009, included 47 participants. Cell phones were placed on the left and right ears and brain imaging was performed with positron emission tomography (PET) with (18F)fluorodeoxyglucose injection, used to measure brain glucose metabolism twice, once with the right cell phone activated (sound muted) for 50 minutes ("on" condition) and once with both cell phones deactivated ("off" condition). Analysis was conducted to verify the association of metabolism and estimated amplitude of radiofrequency-modulated electromagnetic waves emitted by the cell phone. The PET scans were compared to assess the effect of cell phone use on brain glucose metabolism.

The researchers found that whole-brain metabolism did not differ between the on and off conditions. However, there were significant regional effects. Metabolism in the brain region closest to the antenna (orbitofrontal cortex and temporal pole) was significantly higher (approximately 7 percent) for cell phone on than for cell phone off conditions. "The increases were significantly correlated with the estimated electromagnetic field amplitudes both for absolute metabolism and normalized metabolism," the authors write. "This indicates that the regions expected to have the greater absorption of RF-EMFs from the cell phone exposure were the ones that showed the larger increases in glucose metabolism."

"These results provide evidence that the human brain is sensitive to the effects of RF-EMFs from acute cell phone exposures," the researchers write. They add that the mechanisms by which RF-EMFs could affect brain glucose metabolism are unclear.

"Concern has been raised by the possibility that RF-EMFs emitted by cell phones may induce brain cancer. &hellip Results of this study provide evidence that acute cell phone exposure affects brain metabolic activity. However, these results provide no information as to their relevance regarding potential carcinogenic effects (or lack of such effects) from chronic cell phone use."

"Further studies are needed to assess if these effects could have potential long-term harmful consequences," the authors conclude.

Editorial: Cell Phone Radiofrequency Radiation Exposure and Brain Glucose Metabolism

The results of this study add information about the possible effects of radiofrequency emissions from wireless phones on brain activity, write Henry Lai, Ph.D., of the University of Washington, Seattle, and Lennart Hardell, M.D., Ph.D., of University Hospital, Orebro, Sweden, in an accompanying editorial.

"Although the biological significance, if any, of increased glucose metabolism from acute cell phone exposure is unknown, the results warrant further investigation. An important question is whether glucose metabolism in the brain would be chronically increased from regular use of a wireless phone with higher radiofrequency energy than those used in the current study. Potential acute and chronic health effects need to be clarified. Much has to be done to further investigate and understand these effects."

The editorial authors also question whether the findings of Volkow et al may be a marker of other alterations in brain function from radiofrequency emissions, such as neurotransmitter and neurochemical activities? "If so, this might have effects on other organs, leading to unwanted physiological responses. Further studies on biomarkers of functional brain changes from exposure to radiofrequency radiation are definitely warranted."

Fonte da história:

Materiais fornecidos por JAMA and Archives Journals. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.


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