ELF Elektrik ve Manyetik Alanların Biyolojik Etkileri Son otuz yılda araştırma programları dünyanın her yerinde büyük miktarda artış göstermiştir. Hem ELF alanlar ile canlı organizmaların ve hem de biyolojik etkilerin anlatılmasında büyük ilerlemeler kaydedilmiştir. Bu araştırmaların çoğu güç frekansındaki elektrik alanlarına doğru yönlendirilmiştir. Bu gün ELF EM alanların biyolojik etkileri için esaslar ve etkileşim mekanizmalarını oluşturan unsurlarda büyük miktarda bilinmeyen mevcuttur. Diğer bilimsel araştırma alanlarında olduğu gibi, ELF biyoetkileri üzerine yürütülen araştırmalar; insan üzerine çalışmalar (öncelikle epidemiyolojik), hayvan deneyleri ve hücrelerle ilgili(mekanizma) çalışmaları olarak birkaç seviyede düzenlenmiştir.
İnsanların ya da hayvanların ELF manyetik alanlara kuplajı elektrik alan kuplajından farklıdır. Biyolojik organizmalar ELF manyetik alanlara bağlı rahatsızlık vermeseler de, indüklenen girdap akımında iletim yolu olarak görev yaparlar. Bu dolaşan akımlar gelen manyetik alanını doğrultusuna dik düzlem içinde oluşur.Dış manyetik alan tarafından indüklenen elektrik alanın büyüklüğü çevrim boyutuna bağlıdır. 10 kV/m elektrik alanı ile 30x10-4 T manyetik alanlar tarafından insan içinde indüklenen iç alanlar, manyetik alan tarafından indüklenenden daha büyüktür.
İnsan sağlığı üzerinde ELF EM alanların muhtemel sağlığa zararlı etkileri hakkında ilk incelemeler Sovyetler Birliğinde 1960'ların sonu 1970'lerin başlarında çıktı. Bu çalışmalar ile, 26 kV/m'ye kadar elektrik alana maruz kalan manevra anahtarlama işçilerinde baş ağrısı, sindirim bozukluğu, kardiyovasküler değişimler, libido(şehvet) azalması, uykusuzluk, sinirlilik artması gibi maruziyetle ilgili semptomlar ortaya atıldı. Bu bulgular, Sovyetler Birliğinde ve çeşitli ülkelerde araştırmaların artmasına neden oldu. ELF EM radyasyona insanların maruz kalmaları neticesinde potansiyel biyolojik olayların belirlenmesi için birçok araştırma başlatıldı. 50 Hz'de 1,15 ve 20 kV/m'lik alanlara kısa periyotlar için maruz kalan 100 gönüllü kapsamlı klinik değerlendirme neticesinde, alanla ilgili sadece beyaz kan hücrelerinde hafif artma, reaksiyon süresinde hafif azalma ve norepinephrine seviyesinde hafif yükselme gibi birkaç etki gözlendi.
Polonya'da yürütülen bir çalışmada 35 gönüllü üzerinde 50 Hz elektrik alanlarda ışık ve ses uyarımına bilinçli reaksiyon ölçüldü. 10kV/m'den büyük alan şiddetlerinde her iki uyarım tipi içinde reaksiyon süresinin arttığı gözlendi.Bir başka çalışmada ise, 100'den fazla denek üzerinde zamanla değişen manyetik alanlara (5 Hz'den 1 kHz'e, B 100 mT'den az) maruziyet gözlendi. EEG, elektrokardiyogram, kan basıncı ve vücut sıcaklığı ölçümleri maruziyetin etkisinin olmadığını göstermiştir. İnsanlarda manyetik alanlara maruziyetin biyolojik etkisi üzerine çalışmaların en yaygını "phosphenes" olarak bilinen görüntü ile ilgili olaydır. Bu olay, retinayı uyaran elektriksel akım indüksiyonunun meydana gelmesiyle görülür.
Elektrik ve manyetik alanlar ile insanların etkileşimleri esas hedef olsa da, çoğu biyolojik araştırma alanlarında çalışmaların çeşitli hayvan türleri üzerinde yürütülmesi daha uygun olmaktadır.
ELF alanlara maruz kalan hayvanlardaki biyolojik etkilerin çoğunluğunun direk ya da dolaylı olarak sinir sistemiyle ilgili olduğu gözlenmiştir. Sinir sistemi, nadiren elektriksel sinyallere uyumlu işlemler ve dokulardan ibarettir. Çevresi ile hayvanın etkileşiminde bu sistem fonksiyonel ve yapısal olarak karmaşıktır.Dış uyarımdan duyum girişinin geçişi, bu gibi bilgilerin merkezi işlemi ve sonuç olarak dışarı götürülen dokunun ve organların canlandırılması gibi etkileşimin temel karakteristikleri ile, ELF maruziyeti ve gözlenen biyolojik sonuçlar arasındaki muhtemel bağlantılar belirlenebilir.
İlk deneysel çalışmalarda, sinir sistemi fonksiyonu ile ilgili olan davranışlar öncelikle gözlenmiş ve ara sıra da sinir sistemi parametreleri ölçülmüştür. 1970'lerin sonlarındaki ELF maruziyetin sinir sistemi fonksiyonları üzerindeki etkisi çalışmaları, genel olarak üç kategoride sınıflandırılabilir; aktivitenin değerlendirilmesi ya da irkilme-tepki davranışı, stres ile ilgili hormonların değerlendirilmesi (corticosteroidler gibi), merkezi sistem cevaplarının genel ölçümleri (EEG ve ana tepki süreleri gibi).
Canlı organizmaların metabolizma ve fonksiyonların statik olmadan uzak yani dinamik olduğu gösterilmiştir. Bu dinamiklerin ana elemanları değişken frekanslı endogeneous (örneğin: ultradian, circadian ve infradian) ritimlerdir. Dış etkilere bağlı olarak büyüyen çevresel etkileyici olaylara cevap veren bu biyolojik ritimler, genellikle phase-locked ritimlerinin bir kompleks karışımıdır ve organizmanın fizyolojik ve psikolojik oluşumu üzerinde önemli etkileri vardır. Biokimyasal işlemler, hücrelerle ilgili bağlantılar ve fonksiyonel sistemler, çevreye tepki olarak bütün sisteme etki eden endogenous ritimler ile ilgili dolaylı anlatımlar vardır. Bu ritimler altında uzuvların görevini yapmaması esaslı olarak organizmanın bozulması ve biyolojik etkilerin değişimini gösterir. Araştırmaların çoğu doğal biyolojik ritimler üzerinde ELF elektromanyetik alanların etkisini araştırmaya yöneliktir. 1983'te yapılan bir araştırmada 60 Hz elektrik alanlara maruz bırakılan sıçan ve farelerde hem circadian ve hem de ultradian ritimler araştırmak için metabolik indikatörler kullanıldı.Sonuçta, sıçanlar üzerinde maruziyetin etkisi görülmedi, fakat erkek farelerde oxidative metabolizmanın ritimleri ve aktivitesi maruziyet ile faz kaymasının olabileceği görüldü.
Bir başka araştırmada, sıçanlarda indolaminlerin ve enzimlerin üretiminin ölçümü ile circadian aktivitenin görünüşü araştırıldı. 1.5....40 kV/m elektrik alana maruz bırakılan sıçanlarda beyin epifizinde melatonin ve biosynthetic enzimlerin artışında önemli azalma gözlenmiştir. Sıçan ve farelerde nocturnal beyin bileşimlerinin dönel manyetik alanlara duyarlı olduğu saptanmıştır.
İnsanların ya da hayvanların ELF manyetik alanlara kuplajı elektrik alan kuplajından farklıdır. Biyolojik organizmalar ELF manyetik alanlara bağlı rahatsızlık vermeseler de, indüklenen girdap akımında iletim yolu olarak görev yaparlar. Bu dolaşan akımlar gelen manyetik alanını doğrultusuna dik düzlem içinde oluşur.Dış manyetik alan tarafından indüklenen elektrik alanın büyüklüğü çevrim boyutuna bağlıdır. 10 kV/m elektrik alanı ile 30x10-4 T manyetik alanlar tarafından insan içinde indüklenen iç alanlar, manyetik alan tarafından indüklenenden daha büyüktür.
İnsan sağlığı üzerinde ELF EM alanların muhtemel sağlığa zararlı etkileri hakkında ilk incelemeler Sovyetler Birliğinde 1960'ların sonu 1970'lerin başlarında çıktı. Bu çalışmalar ile, 26 kV/m'ye kadar elektrik alana maruz kalan manevra anahtarlama işçilerinde baş ağrısı, sindirim bozukluğu, kardiyovasküler değişimler, libido(şehvet) azalması, uykusuzluk, sinirlilik artması gibi maruziyetle ilgili semptomlar ortaya atıldı. Bu bulgular, Sovyetler Birliğinde ve çeşitli ülkelerde araştırmaların artmasına neden oldu. ELF EM radyasyona insanların maruz kalmaları neticesinde potansiyel biyolojik olayların belirlenmesi için birçok araştırma başlatıldı. 50 Hz'de 1,15 ve 20 kV/m'lik alanlara kısa periyotlar için maruz kalan 100 gönüllü kapsamlı klinik değerlendirme neticesinde, alanla ilgili sadece beyaz kan hücrelerinde hafif artma, reaksiyon süresinde hafif azalma ve norepinephrine seviyesinde hafif yükselme gibi birkaç etki gözlendi.
Polonya'da yürütülen bir çalışmada 35 gönüllü üzerinde 50 Hz elektrik alanlarda ışık ve ses uyarımına bilinçli reaksiyon ölçüldü. 10kV/m'den büyük alan şiddetlerinde her iki uyarım tipi içinde reaksiyon süresinin arttığı gözlendi.Bir başka çalışmada ise, 100'den fazla denek üzerinde zamanla değişen manyetik alanlara (5 Hz'den 1 kHz'e, B 100 mT'den az) maruziyet gözlendi. EEG, elektrokardiyogram, kan basıncı ve vücut sıcaklığı ölçümleri maruziyetin etkisinin olmadığını göstermiştir. İnsanlarda manyetik alanlara maruziyetin biyolojik etkisi üzerine çalışmaların en yaygını "phosphenes" olarak bilinen görüntü ile ilgili olaydır. Bu olay, retinayı uyaran elektriksel akım indüksiyonunun meydana gelmesiyle görülür.
Elektrik ve manyetik alanlar ile insanların etkileşimleri esas hedef olsa da, çoğu biyolojik araştırma alanlarında çalışmaların çeşitli hayvan türleri üzerinde yürütülmesi daha uygun olmaktadır.
ELF alanlara maruz kalan hayvanlardaki biyolojik etkilerin çoğunluğunun direk ya da dolaylı olarak sinir sistemiyle ilgili olduğu gözlenmiştir. Sinir sistemi, nadiren elektriksel sinyallere uyumlu işlemler ve dokulardan ibarettir. Çevresi ile hayvanın etkileşiminde bu sistem fonksiyonel ve yapısal olarak karmaşıktır.Dış uyarımdan duyum girişinin geçişi, bu gibi bilgilerin merkezi işlemi ve sonuç olarak dışarı götürülen dokunun ve organların canlandırılması gibi etkileşimin temel karakteristikleri ile, ELF maruziyeti ve gözlenen biyolojik sonuçlar arasındaki muhtemel bağlantılar belirlenebilir.
İlk deneysel çalışmalarda, sinir sistemi fonksiyonu ile ilgili olan davranışlar öncelikle gözlenmiş ve ara sıra da sinir sistemi parametreleri ölçülmüştür. 1970'lerin sonlarındaki ELF maruziyetin sinir sistemi fonksiyonları üzerindeki etkisi çalışmaları, genel olarak üç kategoride sınıflandırılabilir; aktivitenin değerlendirilmesi ya da irkilme-tepki davranışı, stres ile ilgili hormonların değerlendirilmesi (corticosteroidler gibi), merkezi sistem cevaplarının genel ölçümleri (EEG ve ana tepki süreleri gibi).
Canlı organizmaların metabolizma ve fonksiyonların statik olmadan uzak yani dinamik olduğu gösterilmiştir. Bu dinamiklerin ana elemanları değişken frekanslı endogeneous (örneğin: ultradian, circadian ve infradian) ritimlerdir. Dış etkilere bağlı olarak büyüyen çevresel etkileyici olaylara cevap veren bu biyolojik ritimler, genellikle phase-locked ritimlerinin bir kompleks karışımıdır ve organizmanın fizyolojik ve psikolojik oluşumu üzerinde önemli etkileri vardır. Biokimyasal işlemler, hücrelerle ilgili bağlantılar ve fonksiyonel sistemler, çevreye tepki olarak bütün sisteme etki eden endogenous ritimler ile ilgili dolaylı anlatımlar vardır. Bu ritimler altında uzuvların görevini yapmaması esaslı olarak organizmanın bozulması ve biyolojik etkilerin değişimini gösterir. Araştırmaların çoğu doğal biyolojik ritimler üzerinde ELF elektromanyetik alanların etkisini araştırmaya yöneliktir. 1983'te yapılan bir araştırmada 60 Hz elektrik alanlara maruz bırakılan sıçan ve farelerde hem circadian ve hem de ultradian ritimler araştırmak için metabolik indikatörler kullanıldı.Sonuçta, sıçanlar üzerinde maruziyetin etkisi görülmedi, fakat erkek farelerde oxidative metabolizmanın ritimleri ve aktivitesi maruziyet ile faz kaymasının olabileceği görüldü.
Bir başka araştırmada, sıçanlarda indolaminlerin ve enzimlerin üretiminin ölçümü ile circadian aktivitenin görünüşü araştırıldı. 1.5....40 kV/m elektrik alana maruz bırakılan sıçanlarda beyin epifizinde melatonin ve biosynthetic enzimlerin artışında önemli azalma gözlenmiştir. Sıçan ve farelerde nocturnal beyin bileşimlerinin dönel manyetik alanlara duyarlı olduğu saptanmıştır.