Cílem předmětu je seznámení se základními pojmy teorie elektromagnetického pole. Po prostudování modulu by měl student být schopen orientovat se v základní terminologii elektrotechniky, řešit elementární úlohy z elektro/magnetostatického pole, stacionárního a kvazistacionárního pole a měl by znát základní principy šíření elektromagnetických vln.
Pole buněčné membráně vyvolaná teplotou
Protoţe vyskytly názory, indukovaná pole extrémně nízkých frekvencí způsobená proudem v
drátech elektrických vedení mohla vyvolávat změny buňkách tím, ovlivňují interakce
(například výtok iontů vápníku) buněčných membránách, důleţité odhadnout pole vyvolaná
tepelným šumem buněčné úrovni. principiálně moţné dosadit šířku frekvenčního pásma pro Nyquistův vzorek (rovnice (2.
Velká seskupení buněk
James Weaver Dean Astumian vyslovili názor, šum membráně můţe být výrazně sníţen ve
velkých buněčných sekupeních propojených navzájem vodivými spoji.127) získaný Weaverem Astumianem
pro velká seskupení buněk.
Velikosti odporu Rjen mezi dvojicí buněk zjištěné měřením leţí rozmezí 0,1 nejméně 8
M některých případech vycházejí G. Je-li nm, odpor membrány pohybuje rozmezí 0,4 aţ
40 M. Podle
Nyquistova vztahu pak šum klesl krát. kaţdém případě však vypočtená hodnota šumového pole zhruba 300krát větší neţ
indukovaná pole odhadnutá pro nejméně příznivý případ působení vnějších magnetických polí.
Rezonanční jevy
Občas setkáváme tvrzeními, oscilující časově ustálená pole mohou mít větší biologický účinek
neţ stejnosměrná pole nebo neţ pole, která nepravidelně fluktuují, důsledku nějakého
rezonančního procesu, který rezonanční frekvenci obdivuhodně shodnou frekvencí elektrického
proudu energetické sítě. (Šířka frekvenčního pásma důsledku vzrůstu
kapacity membrán nesníţila, protoţe výsledná časová konstanta RC zůstala stejná).129), zřejmé, představa změně vlastností velkých
buněčných seskupení není schopna úspěšně čelit argumentu tepelným šumem. Elektrická pole tepelného šumu při šířce frekvenčního pásma 100 uvnitř membrány pak
vychází nepřesností, kterou moţné odhadnout faktorem 3)
EkT 280 V/m (2. Takový mechanismus pochopitelně nemohl být účinný současně ve
Spojených státech, kde energetická síť frekvenci Hz, Evropě, kde pouţívá frekvence 50
Hz.128))
. Taková seskupení vyskytují
ve velkých orgánech, jako jsou srdce játra, avšak nejsou destičkách bílých krvinkách. Pokládáme-li tvar buňky kulový, elektrický odpor buňky
dán jednoduchým vztahem Rmem /4r2
, kde tloušťka membrány, přibliţně 105
–107
m, poloměr buňky. Ačkoliv přímá měření
tepelného šumu buněčné úrovni nebyla publikována, fundamentálních principů vyplývá
jednoznačně, šumová elektrická pole musí existovat. Kdyby
byl odpor vodivých spojů Rjen nulový, byly buněčné membrány seskupení zapojeny elektrickém
obvodu paralelně, výsledný odpor klesl hodnotu Rmem /N, kde počet buněk. Je-li příslušných
případech Rmem opravdu mnohem větší neţ Rjen pravděpodobné, velikosti odporu membrány (a
tudíţ tepelný šum) jsou rovnici (2.Vliv prostředí elektromagnetické pole
92
mohou poněkud lišit.
Protoţe tato hodnota odpovídá rozmezí odporu membrány pouţitému při výpočtu šumového
elektrického pole podle rovnice (2.129)
přičemţ největší nepřesnost tohoto výsledku způsobena tím, není přesně znám elektrický odpor
membrány. Tento závěr
však platí jen pro případ, odpor Rjen skutečně nulový předpoklad, který sotva opravňuje
extrapolovat výsledky miliony buněk, jak dělaji Weaver Astumian.129) spíše podhodnoceny. Pouţijeme-li hodnotu Rjen 0,1 spolu s
normálními hodnotami odporu membrány Rmem pro počítačový model
seskupení buněk tvaru dlouhých řetězů, jsou rostoucí délkou řetězů rychle dosaţeny asymptotické
limitní hodnoty pro redukovaný odpor membrán (Rjen Rmem)1/2
a mají velikost M. Zdvojnásobení průměru sníţí šum 2,8 násobně, atd. Podobný závěr platí pro zvýšený
koeficient zesílení (odpovídající faktoru 1,5 r/) rovnici (2
