2.Електричні властивості біологічних систем.

Кров, цитоплазма та різні тканинні рідини – це розчини електролітів. Наприклад, у плазмі крові міститься 0,32% кухонної солі. Можна було б стверджувати, що такі системи містять багато вільних іонів і завдяки цьому мають велику питому електропровідність. Проте результати досліджень свідчать, що опір цитоплазми, живих клітин і деяких тканин великий. Це можна пояснити тим, що на електричні параметри клітин впливають властивості їхніх мембран (діелектрик). Властивості ж тканин зумовлені властивостями не лише електролітів, а й інших речовин, які входять до складу тканини: жирів, вуглеводів, інших органічних речовин з властивостями діелектриків та напівпровідників. З цієї причини електропровідність різних тканин суттєво відрізняється. Найкраще проводить струм спинномозкова рідина, кров, лімфа, дещо гірше — м'язи, печінка, серцевий м'яз, легенева тканина, найгірше — жирова, кісткова тканини та шкіра (табл. 1).

У таблиці наведені середні значення питомого опору,а реальні можуть бути дещо більшими або меншими. Наприклад, питомий опір вологої шкіри менший, ніж сухої.

Таблиця 8.1 Питомий опір деяких біологічних систем Біологічна система	ρ Ом∙м	Біологічна система	ρ Ом∙м
Спинномоз­кова рідина	5,5∙10-1	Жирова тканина	50
Сироватка крові	7,1∙10-1	Суха шкіра	102
М'язова тканина	2,0	Кістка без окістя	106
Печінка	10	Еритроцити	106
Нервова тканина	25	—	—

Складними є електричні властивості клітин. Питомий опір цитоплазми перебуває в межах від 0,1 до 300 Ом∙м (для більшості клітин ссавців — приблизно 1...3 Ом-м).

Клітинна мембрана — це діелектрик, питомий опір якого в різних клітинах коливається в межах від Ї0³ до 10^і Ом ∙м.

Електропровідність клітин і тканин при постійному струмі

Якщо прикласти електроди до тіла, то струм проходить через шкіру, жирову, м'язову тканини, через кровоносні та лімфатичні судини, вибираючи ті ділянки, де менший опір (кровоносні судини, лімфатичні судини, міжклітинна рідина, волокна нервових стовбурів тощо). Тому під час досліджень не можна говорити про опір однієї тканини.

Великий вплив на проходження струму через живі об'єкти мають поляризаційні процеси.

Позитивно та негативно заряджені іони, рухаючись в електричному полі в протилежних напрямах, накопичуються біля клітинних мембран (рис. 1).

Рис.1 Поляризація клітинної мембрани: М – мембрана; Я – ядро

Клітинна мембрана має діелектричні властивості, тому така система протилежних за знаком зарядів, розділених діелектриком, нагадує своєрідний конденсатор, ємність якого дорівнює:

С = ∆q/∆ϕ ,

де ∆q - заряд на поверхні мембрани; ∆ϕ — різниця потенціалів між протилежними поверхнями мембрани.

Діелектричні властивості біологічних об'єктів визначаються структурними компонен-тами та явищами поляризації.

Якщо до живої тканини прикласти сталу різницю потенціалів, то виявляється, що сила струму зменшується в часі, хоча напруга не змінюється. Сила струму зменшується в сотні разів і через деякий час встановлюється на сталому рівні. Це пов'язано з виникненням електрорушійної сили поляризації під час проходження постійного струму через біологічну систему. Ця електрорушійна сила є функцією часу і зменшує прикладену напругу. Закон Ома для біологічних систем записують так:

І= ,

де е.р.с. поляризації.

Рис. 8.2. Характер зміни струму за відсутності поляризації (а) та під час проходження через живу тканину (б)

пов'язана з ємнісними, діелектричними властивостями живих об'єктів, зумовленими явищами поляризації.

ВИДИ ПОЛЯРИЗАЦІЇ

Зміщення зв'язаних зарядів під впливом електричного поля і виникнення внаслідок цього різниці потенціалів називають поляризацією.

Відомі декілька видів поляризації. Речовини, молекули яких мають симетричну структуру, тобто за відсутності зовнішнього поля центри "тяжіння" позитивних та негативних зарядів збігаються і дипольний момент молекули Р дорівнює нулю, є неполярними діелектриками. Під впливом зовнішнього електричного поля заряди таких неполярних молекул зміщуються в протилежні боки і молекула набуває дипольного моменту, тобто індукується дипольний момент внаслідок деформації електронних орбіт. Така поляризація називається електронною або деформаційною.

Другу групу діелектриків становлять речовини, молекули яких мають асиметричну будову, тобто центри "тяжіння" позитивних і негативних зарядів не збігаються. Молекули таких діелектриків називають дипольними. За відсутності зовнішнього поля дипольні моменти полярних молекул внаслідок теплового руху орієнтовані в просторі хаотично. Якщо ж такий діелектрик розмістити в зовнішньому полі, то сили поля орієнтують диполі вздовж поля. Така поляризація діелектриків називається орієнтаційною або дипольною.

Третій вид поляризації — іонна поляризація діелектриків. Іонна поляризація властива речовинам, молекули яких мають іонну будову (NаСl, КСl). Якщо кристал розмістити в електричному полі, то відбувається деяка деформація кристалічної гратки або відносне зміщення підграток, що і зумовлює виникнення дипольних моментів.

Макроструктурна поляризація виникає під дією електричного поля за наявності шарів з різною електропровідністю. Під впливом поля вільні іони рухаються у провідному шарі до його межі. Далі їх рух неможливий через іншу електропровідність сусіднього шару. Внаслідок цього провідне середовище набуває дипольного моменту. Наприклад, цитоплазма клітини має малий опір через високу концентрацію вільних іонів, а мембрана — великий опір (мала проникність для іонів). Макроструктурна поляризація відіграє основну роль у біологічних об'єктах, тому діелектрична проникність тканин набуває великих значень.

Усі названі вище види поляризації властиві біологічним об'єктам. Під впливом електричного поля у тканинах виникає протилежно спрямоване поле, яке послаблює зовнішнє поле та створює великий питомий опір тканин струмові.

Ступінь поляризації характеризується діелек­тричною проникністю є, яка вказує на послаб­лення електричного поля в речовині порівняно з вакуумом:

ε=

де Е₀ — напруженість однорідного поля у вакуумі; Е — напруженість поля в речовині.

Гальванізація, електрофорез

Невеликі струми виявляють терапевтичну дію. Метод лікування невеликим постійним струмом називають гальванізацією.

Залежно від місця прикладання електродів подразнення передається нервовими кітинами зі шкіри в той чи інший орган, у якому під дією струму відбуваються зміни обмінних та функціональних властивостей. Внаслідок швидкої реакції на подразнення в шкірі та внутрішніх органах рефлекторно розширюються капіляри, змінюється проникність клітинних мембран. Електроліз, що відбувається в клітинах і тканинах, зумовлює виникнення нових речовин з іншою фізіологічною активністю.

Тепловий ефект гальванізації дуже незначний, тому що використовують струми з густиною не більш ніж 0,5 мА/см².

Первинна дія електричного струму на тканини організму пов'язана з рухом іонів електролітів та інших заряджених частинок. Рухливість цих частинок різна, тому відбувається їх перерозподіл. Також частинки можуть затримуватись біля напівпроникних перегородок у тканинах. Внаслідок цього змінюється концентрація іонів у різних елементах тканин. У цьому полягає первинна дія електричного струму на тканини організму.

З лікувальною метою використовують ім­пульсні струми, які спричиняють скорочення м'язів, наприклад, у післяопераційний період для відновлення їхньої функціональної активності.

У клінічній практиці використовують ще один електрофорез метод лікування постійним струмом — лікувальний електрофорез. Цей метод полягає у введенні за допомогою струму лікарських речовин в живий організм через шкіру або слизові оболонки. Дія струму поєднується з дією введених лікарських речовин.

Проникність шкіри невелика, тому що пори в ній заповнені повітрям, а стінки мають електричний заряд. Якщо шкіра потрапляє в електричне поле, то рідина з підшкірних тканин під дією поля переміщується ізсередини назовні. Повітря з пор витісняється, і вони заповнюються рідиною, а іони речовини з поверхні шкіри мають змогу дифундувати всередину. Якщо прокладки під електродами змочити розчином лікарських речовин, які дисоціюють на іони або містять заряджені колоїдні частинки, то внаслідок проходження струму іони і частинки входять у тканину й зумовлюють терапевтичний ефект. Одночасно з тканини в прокладку входять іони речовин, які містяться у клітинних та позаклітинних рідинах (К⁺, Na⁺, Сl тощо) (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Електрофорез

Рухливість іонів і колоїдних частинок (антибіотики) невелика, проте під час введення за допомогою електрофорезу їх можна виявити в органах і тканинах досить швидко. Це зумовлено тим, що речовини, введені у тканини постійним струмом, надходять у кровоносні судини і розносяться потоком крові і лімфи по цілому організму.

ПРОХОДЖЕННЯ ЗМІННОГО СТРУМУ ЧЕРЕЗ БІОЛОГІЧНІ ОБ'ЄКТИ

Кожній клітині, окрім омічного опору, властивий також ємнісний, зумовлений накопиченням іонів протилежного знаку біля клітинних мембран. Поляризаційна ємність сягає 10 мкФ та більше на квадратний сантиметр поверхні мембрани. Наявність електрорушійної сили поляризації та поляризаційної ємності ускладнює вимірювання електропровідності живих клітин при постійному струмові. Окрім цього, цей струм, проходячи через цитоплазму, розкладає її. З цієї причини електричні параметри біологічних об'єктів зручніше вимірювати з використанням змінного струму.

Проходження змінного струму в колі описується законом Ома: І= ,

де - повний опір кола (імпеданс).

У результаті досліджень з'ясовано:

1. Опір біологічного об'єкта при змінному струмі менший, ніж при постійному.

2. Опір зменшується під час збільшення частоти змінного струму до деякого значення, після чого залишається практично сталим. Це явище називається дисперсією імпедансу. Воно зумовлене залежністю ємнісного опору від частоти, а також поляризаційними процесами, які внаслідок інерції іонів послаблюються за високих частот. Опір більшості тканин мінімальний при частотах змінного струму - 10⁶ Гц, а нерва —. - 10⁹ Гц.

3. За певної частоти опір біологічного об'єкта залишається сталим, якщо не змінюється його фізіологічний стан. Внаслідок ушкодження тканини опір її зменшується до певного мінімального значення, яке буде відповідати її відмиранню. Дисперсія імпедансу спостерігається лише в живих тканинах. Після відмирання тканини опір від частоти не залежить (рис. 8.5).

Частотні характеристики електричного опору різних тканин подібні, але значення повного опору (імпедансу) — різні. Наприклад, кісткова тканина містить багато кристалів фосфату кальцію, тому має більший імпеданс, ніж м'які тканини.

Метод вимірювання імпедансу використовують у медичних дослідженнях, а саме: при вивченні процесів у живих клітинах і тканинах за впливу випромінювання, ультразвуку та інших фізичних чинників, а також під час зміни фізіологічного' стану. Наприклад, виявлено, що внаслідок запальних процесів на перших стадіях хвороби збільшується опір тканини. Це пояснюється тим, що під час запалення клітина набрякає, міжклітинні проміжки зменшуються, активний опір збільшується. На наступних стадіях запального процесу змінюються структура та хімічний склад клітин, що призводить до зменшення ємності та опору.

Отже, вимірювання електричних параметрів тканин може використовуватись як засіб діагностики стадій запальних процесів.

Виявлено, що на різних стадіях утворення злоякісних пухлин ємнісний опір тканини змінюється. Тому цей показник можна використати для ранньої діагностики захворювання. Під час відмирання тканини, а також під дією ушкоджувальних чинників (радіація, ультразвук, температура) збільшується проникність мембран і, як наслідок, збільшуються іонні потоки — послаблюється ефект поляризації на межі розділу. Це зумовлює зменшення опору та ємності об'єкта за низьких частот, а за високих — поляризація на межі розділу практично відсутня, тому високочастотний опір майже не змінюється. Таким чином, під час дії ушкоджувальних чинників та відмирання тканини дисперсія її електричних параметрів зменшується. Дисперсія таких параметрів мертвої тканини взагалі відсутня.

Для оцінки життєздатності тканин вводять коефіцієнт поляризації:

К=

де опір тканини за низьких частот струму; опір тканини за високих частот.

Наприклад, для печінки ссавців К= 9-10, а печінки жаби — 2-3. К залежить від інтенсивності обміну речовин у тканинах. Під час відмирання тканин коефіцієнт поляризації зменшується, а для мертвої — наближається до одиниці.

У клінічній практиці вимірювання імпедансу використовують для дослідження кровонаповнення органів. Метод реєстрації зміни імпедансу органів під час їх кровонаповнення називають реографією. Використовуючи багатоканальні реографи, можна досліджувати перерозподіл крові між органами в нормі і патології.

Реоенцефалографія — це метод дослідження мозкового кровообігу, який грунтується на реєстрації пульсових коливань імпедансу головного мозку під час проходження через нього струму високої частоти, але малої сили та напруги. Цим методом визначають стан гемодинаміки, характер пульсового кровонаповнення окремих ділянок головного мозку, стан стінок судин та венозного кровообігу.

У фізіотерапії використовують ультрависокочастотні електричні поля. Ці поля зумовлюють поляризаційні явища у тканинах, і, як наслідок, виникає тепловий ефект, який залежить від діелектричної проникності та опору тканин, частотних характеристик поля. Максимальне нагрівання тканин спостерігається в області дисперсії електропровідності, тобто під час інтенсивної поляризації. Тому важливим напрямом розвитку фізіотерапії є дослідження електричних властивостей тканин у діапазонах частот, що зумовлюють лікувальний ефект під час фізіопроцедур.

ДІЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ НА ЖИВІ ОРГАНІЗМИ

Існує певне порогове значення сили струму, нижче від якого струм не спричиняє подразнення. Це порогове значення різне для різних організмів та залежить від їхнього фізіологічного стану.

Можна вважати, що в людини струм з густиною 1,0...1,5 А/м² не зумовлює подразнення. Подразнення стає відчутним при густині струму 2,0...3,0 А/м². При густині струму понад 5 А/м² спостерігається ушкодження тканин та органів, що може призвести до смерті внаслідок подразнення нервів та нервових центрів, які керують процесами дихання.

Подразнення змінним струмом послаблюється зі збільшенням його частоти, а за частот понад 500 кГц майже зникає. Однак за великих напруг (~1000 В) високочастотний струм може спричинити сильні опіки шкіри.

Ураження струмом зумовлене двома причинами: а) дією струму на нервові центри, наслідком чого є зупинка дихання; б) фібриляцією шлуночків серця, яка виникає через проходження струму по серцевому м'язу. Внаслідок фібриляції волокна серцевого м'яза скорочуються асинхронно, серце перестає скорочуватись як єдине ціле, порушується його ритмічна діяльність.

Фібриляція може виникати також з інших причин, у цьому випадку використовують електричний струм певної сили та частоти для відновлення серцевої діяльності. Електричні дефібрилятори успішно використовують у клінічній практиці.

БІОЛОГІЧНА ДІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ

Магнітне поле як фізичний чинник навколишнього середовища діє на живі об'єкти як подразник, зумовлюючи різноманітні як прямі, так і опосередковані зміни в організмі на всіх рівнях його організації. Результати досліджень механізму біологічної дії магнітного поля (МП) свідчать, що його неможливо пояснити без глибокого вивчення біохімічних процесів.

Рівень біологічної організації живого об'єкта визначається типом розвитку, будовою і обміном речовин у ньому. Вочевидь, внаслідок взаємодії магнітних полів (сталих і змінних) зі структурами об'єкта в ньому відбуваються енергетичні зміни з подальшими біохімічними порушеннями, які формують реакцію організму на дію цього фізичного чинника.

Результати досліджень свідчать, що постійні, а також змінні магнітні поля (ЗМП) різної частоти незалежно від напруженості, інтенсивності та тривалості дії виявляють майже однакову дію на різні керуючі та регулюючі системи організму, і виникають як зворотні, так і незворотні порушення його функціонування

Дію електромагнітних полів міліметрового діапазону розглядають з позицій регулювання фізіологічної активності та мобілізації резервних можливостей організму, що й визначає характер використання цих полів у медицині. Комплексний підхід до вивчення дії МП грунтується на дослідженні фізіологічних характеристик систем в організмі, однією з яких є серцево- судинна.

Досліджувалася дія магнітного поля (ЗМП із напруженістю 12...20 кА/м та експозицією 20 хв) на загальний стан, артеріальний тиск, пульс, електрофізіологічні функції серця, центральну та периферичну гемодинаміку, клінічні та біохімічні показники крові. Зміна гемодинамічних показників була такою: систолічний тиск знизився на 10 мм рт.ст., пульс — на 25 уд. за хв., швидкість поширення пульсової хвилі зменшилася на 0,41..0,29 м/с, тобто таке магнітне поле не виявляло негативної дії на функції організму.

Дещо інші дані щодо впливу низькочастотних ЗМП на гемодинамічні показники отримані в результаті ехокардіографічних досліджень. Дія на серце змінним магнітним полем із частотою 10 Гц та індукцією 10 мТл зумовлює збільшення ударного об'єму крові (короткочасне), а з частотою 400 Гц і такою ж індукцією сприяє зменшенню серцевого викиду, зростанню периферичного опору, тобто виникненню реакції компенсації периферичних судин на зміну серцевого викиду. Поле з частотою 5 Гц та індукцією 10 мТл, спрямоване на ділянку голови, не спричиняло змін ударного викиду та периферичного опору.

Біологічна реакція на дію магнітних полів виявляється через зміну нейроендокринних та метаболічних співвідношень, тканинної гіпоксії, порушення функцій мембран.

Однак, беручи до уваги біологічну активність МП, слід аналізувати індивідуальні особливості організму людини та схильності фізіологічних функцій організму до розвитку декомпенсованих станів. Лікар має індивідуально підходити до кожного хворого, визначати чутливість його до дії МП та вибирати параметри поля для терапевтичної дії.

БІОМАГНЕТИЗМ. МАГНІТНІ ПОЛЯ ОРГАНІВ І ТКАНИН

Ступінь намагніченості біологічних об'єктів залежить від кількості елементів у них, що мають діа- або парамагнітні властивості, а систем — від типу метаболізму і кінетики біохімічних реакцій.

Результати досліджень свідчать, що парамагнетизм біологічних об'єктів залежить від вільних радикалів, що відіграють головну роль в енергообміні. Магнітним матеріалом клітин можуть бути феритин, хромопротеїди (гемоглобін, ітохроми)_, феродоксини, інші металопротеїди, металоферменти, хімічні сполуки, яким властивий високий рівень парамагнетизму. Феритин — залізовмісний білок. Цей білок у людському організмі зосереджений у клітинах тонкої кишки, яїчок, нирок, серця, скелетних м'язів, легенів, підшлункової та щитовидної залоз, плаценти, надниркових залоз.

Магнітний момент феритину живих клітин становить приблизно 3,81—3,85 магнетона Бора (μ=9,3∙10^-24 А∙ м²). Мала величина магнітного моменту може зумовлюватися незвичним станом, у якому перебувають атоми заліза, маючи лише три неспарені електрони і кисень як ліганд в квадратно-площинній конфігурації. Магнітна сприйнятливість феритину помітно залежить від напруженості поля: за його великої напруженості магнітний момент становить 5,08 магнетонів Бора. Ядра феритину виявляють супермагнетизм.

Феритин — внутрішньоклітинне депо для іонів заліза Fе³⁺ у нетоксичній формі. Якщо феритин є магніторецепторною речовиною, то будь-яка кількісна та якісна його зміна в організмі відбивається на магнітосприйнятливості клітин і, _ відповідно, тканин. Тому особлива увага звертається на порушення синтезу феритину.

У здорових людей феритин депонується в ретикулоендоепітеліальних клітинах паренхіматозних органів, але може міститися також в сироватці крові. Молекули феритину різних тканин різняться молекулярною масою окремих субодиниць. Різні феритини мають неоднаковий вміст заліза. Однотипним є феритин селезінки і печінки, нирок і серця. Істотно відрізняється феритин у хворих людей: він змінюється при цирозах печінки, злоякісних новоутвореннях. Запальні процеси зумовлюють блокування вивільнення заліза з тканин, що виявляється у зниженні насичення ним трансферину і розвитку анемії зі збільшенням вмісту еритроцитів. Надлишкове відкладання феритину в тканинах і органах корелює з високим вмістом його у плазмі. Феритинемія супроводжує різні хворобливі стани: шок, гіпертензію, анемію та онкозахворювання. У випадку останніх мобілізація феритину відбувається в ураженій тканині, а за інших захворювань — у селезінці та печінці.

У плазмі крові здорової людини міститься 35,6 нг/мл феритину, а при залізодефіцитних анеміях концентрація спадає до 5,4 нг/мл.

Внаслідок порушення обміну заліза і надлишкового утворення тканинного феритину його концентрація збільшується до 1700 нг/мл.

Хромопротеїди — також залізовмісні білки. До них належать гемоглобін, міоглобін та інші металоферменти. Найбільшу намагніченість виявляє гемоглобін, що складається з білка глобіна і чотирьох атомів заліза в складі гемів.

У клітинах, тканинах, біологічних рідинах наявні декілька парамагнетиків (кисень, калій, алюміній) та порівняно невеликий вміст заліза (3...5 г в організмі людини), що має феромагнітні властивості. Відсотковий склад мікроелементів залежить від фізіологічного стану, віку, пори року та інших чинників.

Природа біомагнетизму складна, і магнітна сприйнятливість живого залежить від енергетичної ефективності окиснення, активності біохімічних реакцій, речовин та елементів клітин, що характеризуються високим рівнем парамагнетизму. Парамагнетизм крові забезпечує гемоглобін, у якому міститься 2/3 усього заліза в організмі. Деяка кількість заліза може перебувати у вільному стані, тоді виявляється феромагнетизм. Намагніченим рідкоземельним елементам властивий великий магнітний момент.

Діамагнітна сприйнятливість людини нижча, ніж тварин; збігається лише щодо крові, нирок, м'язів, і суттєво менша намагніченість селезінки. Легеням, серцю, кишкам і наднирковим залозам властивий низький рівень діамагнетизму. І навпаки, мозок людини характеризується високим діамагнетизмом. Магнітна сприйнятливість мозочка лише на 0,045 менша, ніж дистильованої води.

Патологічні процеси супроводжуються змінами магнітної сприйнятливості клітин. Наприклад, при еритремії підвищується, а при лейкозі знижується діамагнетизм крові. Без сумніву, ці зміни органно- тканинної магнітної сприйнятливості є наслідком деструкції клітин, патологічних зсувів в активності ферментних систем та перерозподілу мікро- та мікроелементів під час хвороби.

Отже, магнітна сприйнятливість різних організмів та клітин неоднакова. Неоднорідність її разом з іонними струмами (біострумами) є основним джерелом біомагнітних полів, які об'єктивно відображають загальний стан організму, окремих його органів і систем.

Водночас магнітна сприйнятливість може бути індикатором магнітної чутливості клітин, на що слід зважати, аналізуючи біологічну та лікувальну дію зовнішніх магнітних полів. Магнітну сприйнятливість можна використовувати як тест для діагностики, у гігієнічній практиці і судовій медицині.

Функціонування організму зумовлює виникнення як змінних (періодичних) полів, так і постійних або таких, що повільно змінюються. Джерелом магнітного поля може бути:

• струм, що генерують різні органи;

• зміна магнітної сприйнятливості частин тіла під час взаємодії із зовнішнім магнітним полем;

• залишкове поле феромагнітних частинок у тілі.

Сильне магнітне поле фіксується біля живота людини, що, вочевидь, зумовлено роботою шлунка. Судячи з даних досліджень, через годину після прийняття їжі градієнт поля сягає 75 пТл/см, а приблизно через 12 год поле послаблюється майже в три рази і стабілізується в часі або коливається з періодом 20 с. Якщо випити склянку холодної води — поле послабиться. Тепла або газована вода, чи вода з аспірином зменшує постійну складову поля, але зумовлює змінне поле. Дослідження магнітних полів шлунка можна використовувати в діагностиці.

М’язи тіла теж є джерелом магнітного поля. На передпліччі людини наявні поля з градієнтом 5...15 пТл/см, на гомілці — після роботи м'язів — поле з градієнтом до 10 пТл/см, але вже через 10 хв воно спадає. Джерелом магнітних полів виявилася пара зустрічних струмів, які проходять уздовж кістки на відстані 1 см один від одного. Ці струми відіграють важливу роль у функціонуванні кісткової тканини і, вочевидь, у зрощуванні переломів (п'єзоефект). Індукція дорівнює приблизно 10 пТл, якщо навантаження становить 1/300 від звичайного навантаження при ходьбі.

Джерелом магнітних полів є також струми, що генеруються шкірою. Якщо доторкнутися до волосся на голові, то виникнуть струми, практично однакові в усіх пацієнтів. Окрім цього, вони не змінюються за різних втручань, наприклад, під час застосування грілки та положення "догори ногами". У лисих пацієнтів магнітні поля не виникають. Виявляється, що спричинені дотиком руки поля мають градієнт 10...25 пТл/см, а зумовлюючі їх струми проходять по шкірі голови, збираючись з усіх боків в ділянці тімені.

Постійні магнітні поля виникають також навколо очей, оскільки ті є джерелом сильних електричних сигналів. Існує велика різниця потенціалів між різними шарами сітківки (10 мВ), тому внаслідок руху очей та функціонування сітківки виникають змінні електричні сигнали, що є джерелом магнітних полів. Досліджуючи магнітні поля ока, записують магнітоокулограму та магніто-ретинограму. Магнітоокулограма відображає змінний електричний сигнал, що виникає під час руху очей.

Сітківку обох очей можна змоделювати струмовими диполями, спрямованими перпендикулярно до дна очного яблука. Повертання очей зі середнього положення, у якому диполь орієнтований радіально (уздовж радіуса голови — кулі), відповідає появі тангенціальної складової струмового диполя, спрямованої під час повертання очей вправо в один, а вліво — у протилежний бік. Магнітоокулограму можна вважати результатом обертання сталих за величиною (1 мкА-м) струмових диполів, по одному в кожному оці.

Магніторетинограма відображає зміну різниці потенціалів на сітківці внаслідок подразнення її світлом.

Інформація про електричну активність біологічних систем на поверхні тіла завжди істотно спотворена. Це є наслідком неоднорідності електропровідних тканин, які оточують орган. Також струми, що проходять усередині та на поверхні тіла, створюють магнітне поле, яке слабо впливає на сильно насичені водою тканини.

Магнітні поля істотно більше, ніж електричні, можуть відображати аномалії в роботі органів, хоча рівень магнітної індукції їх дуже низький.

Біомагнетизм є безконтактним методом дослідження, магнітна проникність повітря і тканин організму однакова, тому на межі цих середовищ немає відбиття.

Стало можливим експериментально вивчати слабкі магнітні поля живого організму, а саме активність нервової системи (головного мозку). До недавнього часу основним методом вивчення активності мозку була електроенцефалографія. Проте електричні потенціали неточно відображають процеси в мозку, оскільки мозок оточений трьома шарами тканин із різною електропровідністю (спинномозкова рідина, кістки черепа та шкіра скальпа, власне мозок). Така структура зумовлює зменшення густини струмів у скальпі порівняно з однорідним середовищем. Магнітні ж датчики реагують безпосередньо на струми мозку, тобто магнітноенцелографічні сигнали відображають внутрішню електричну активність мозку, не спотворену впливом черепа.

Серце людини створює досить сильні електричні та магнітні поля в організмі. Тому магнітокардіографія була першим методом біомагнітографії. Максимальний магнітний момент серця сягає 0,8 мкА∙м².

З'ясовано, що імпульсні електромагнітні поля (ЕМП) низької частоти та невеликої амплітуди пришвидшують регенерацію кісткової тканини.

У виробництві та побуті широко застосовується радіотехнічна апаратура, тобто наявні джерела радіочастотної електромагнітної енергії. У населених пунктах електричне поле з напруженістю від 0,1 до 70 В/м спричиняє зміни морфологічного складу крові. Проте це явище має функціональний характер, тобто склад крові нормалізується після припинення дії ЕМП.

Магнітні поля залежно від їхніх параметрів та тривалості експозиції спричиняють біологічні реакції у формених елементах крові, ступінь вияву яких неоднаковий, проте переважно вкладається в межі норми.

З'ясовано, що власне електричне поле людини змінюється за наявності фізичних навантажень, створюючи певні умови для покращення обміну на рівні клітини, тканини, органа, організму з підвищенням біологічної активності мікроцирку- ляторного русла та гемодинаміки загалом. У період дії магнітного поля збільшується діаметр капілярів, що сприяє покращенню васкуляризації тканин та підвищенню їхньої біологічної активності.

Результати дослідження магніторецепції свідчать, що магніторецептори зосереджені в передній частині голови приблизно на рівні очей, але позаду них. Наявні магніторецептори також у ділянці надниркових залоз. Це, вочевидь, пов'язано з відкладанням у них заліза. Зовнішнє магнітне поле може впливати на магніторецептори, змінюючи впорядкованість магнітних частинок

19