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.
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. Kdyby
byl odpor vodivých spojů Rjen nulový, byly buněčné membrány seskupení zapojeny elektrickém
obvodu paralelně, výsledný odpor klesl hodnotu Rmem /N, kde počet buněk. Zdvojnásobení průměru sníţí šum 2,8 násobně, atd. Je-li nm, odpor membrány pohybuje rozmezí 0,4 aţ
40 M.
Protoţe tato hodnota odpovídá rozmezí odporu membrány pouţitému při výpočtu šumového
elektrického pole podle rovnice (2.
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. Tento závěr
však platí jen pro případ, odpor Rjen skutečně nulový předpoklad, který sotva opravňuje
extrapolovat výsledky miliony buněk, jak dělaji Weaver Astumian.128))
. principiálně moţné dosadit šířku frekvenčního pásma pro Nyquistův vzorek (rovnice (2. Podle
Nyquistova vztahu pak šum klesl krát. (Šířka frekvenčního pásma důsledku vzrůstu
kapacity membrán nesníţila, protoţe výsledná časová konstanta RC zůstala stejná). Podobný závěr platí pro zvýšený
koeficient zesílení (odpovídající faktoru 1,5 r/) rovnici (2.
Velká seskupení buněk
James Weaver Dean Astumian vyslovili názor, šum membráně můţe být výrazně sníţen ve
velkých buněčných sekupeních propojených navzájem vodivými spoji.
Velikosti odporu Rjen mezi dvojicí buněk zjištěné měřením leţí rozmezí 0,1 nejméně 8
M některých případech vycházejí G. 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.129), zřejmé, představa změně vlastností velkých
buněčných seskupení není schopna úspěšně čelit argumentu tepelným šumem. kaţdém případě však vypočtená hodnota šumového pole zhruba 300krát větší neţ
indukovaná pole odhadnutá pro nejméně příznivý případ působení vnějších magnetických polí.127) získaný Weaverem Astumianem
pro velká seskupení buněk. Elektrická pole tepelného šumu při šířce frekvenčního pásma 100 uvnitř membrány pak
vychází nepřesností, kterou moţné odhadnout faktorem 3)
EkT 280 V/m (2. Je-li příslušných
případech Rmem opravdu mnohem větší neţ Rjen pravděpodobné, velikosti odporu membrány (a
tudíţ tepelný šum) jsou rovnici (2. 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. Taková seskupení vyskytují
ve velkých orgánech, jako jsou srdce játra, avšak nejsou destičkách bílých krvinkách.Vliv prostředí elektromagnetické pole
92
mohou poněkud lišit. Takový mechanismus pochopitelně nemohl být účinný současně ve
Spojených státech, kde energetická síť frekvenci Hz, Evropě, kde pouţívá frekvence 50
Hz.129)
přičemţ největší nepřesnost tohoto výsledku způsobena tím, není přesně znám elektrický odpor
membrány.129) spíše podhodnoceny
