Dariusz SZTAFROWSKI
1
, Joanna JAKUBASZKO
2
Politechnika Wrocławska, Instytut Energoelektryki (1), Katedra i Klinika Okulistyki Akademii Medycznej we Wrocławiu (2)
Wpływ zmiennego pola magnetycznego na funkcje narządu
wzroku
Streszczenie:
Artykuł opisuje obserwowane na stanowiskach pracy zjawisko oddziaływania zmiennego pola magnetycznego na narząd wzroku.
Rejestrowane wartości indukcji magnetycznej znajdują się w przedziale 2-150 mT. Pracownicy sygnalizowali występowanie w tych okolicznościach
zaburzenia w
idzenia. W miejscach pracy gdzie może występować zmienne pole magnetyczne o wartościach indukcji większych niż 2 mT personel
powinien być poinformowany o możliwości występowania zaburzeń widzenia w celu zapobieżenia ewentualnym wypadkom przy pracy.
Obserwo
wane zjawisko wymaga dalszych szczegółowych badań.
Abstract: It has been observed that exposure to extremely low frequency electro-magnetic fields induce some changes in vision process.
Some laboratory workers complained about visual abnormalities during exposure on magnetic field ranged from 2 to 150 mT. It is important to warn
and protect persons from harmful influence of this factor in order to avoid accidents at work. Further research is needed to clarify this issue.
Słowa kluczowe: zmienne pole magnetyczne, siatkówka oka, zaburzenia widzenia
Key words: ELF magnetic fields, retina, visual abnormalities
Wstęp
Pole elektromagnetyczne towarzyszy człowiekowi od
początku jego istnienia. Organizm ludzki, jak większość
organizmów żywych, nie posiada możliwości jego detekcji
(do wyjątków należą między innymi niektóre bakterie
i
owady oraz ptaki, które wykorzystują stałe pole
magnetyczne ziemi do nawigacji). Pozostajemy „ślepi” na
pole magnetyczne, elektryczne, promieniowanie jonizujące
oraz wiele innych form energii. To, co dla naszego wzroku
i
pozostałych zmysłów wydaje się być pustką, tak naprawdę
przeszyte jest ogromną ilością różnych form energii – może
to i dobrze, że ich nie widzimy, bo widok byłby
przypuszczalnie przerażający. Człowiek znajdujący się
w
zasięgu
działania
takiego
promieniowania
jest
przeważnie bezbronny i nieświadomy jego istnienia. Na
szczęście tylko nieliczne formy energii występujące w
środowisku naturalnym mają destruktywny wpływ na
organizm człowieka. Skoro pola magnetyczne i elektryczne
są „niezauważalne” dla zmysłów człowieka, to może w
ogóle na niego nie działają? Przyjrzyjmy się temu
dokładniej.
W zależności
od
częstotliwości
pole
elektro-
magnetyczne możemy mierzyć przy pomocy różnych
wielkości [18].
I tak pole elektromagnetyczn
e o częstotliwości 50 Hz
jest polem quasi stacjonarnym
–wolnozmiennym (ELF –
częstotliwości bardzo niskie), dlatego możemy rozpatrywać
go jako dwie niezależne składowe :
-
składową pola elektrycznego E (V/m) – u jej źródła
leży napięcie panujące w obwodzie,
-
składową magnetyczną H (A/m) – która jest skutkiem
płynącego prądu,
-
lub jako indukcję pola magnetycznego B wyrażaną
w teslach (T).
Pola, z zakresu wyższych częstotliwości zaczynają
ujawniać swe własności falowe. Od częstotliwości 100 kHz
możemy mówić o promieniowaniu elektromagnetycznym.
Do częstotliwości 300 MHz pola elektromagnetyczne
możemy scharakteryzować poprzez pomiar natężenia pola
elektrycznego E (V/m)
– jest to zakres fal radiowych (RF-
częstotliwości radiowe). W przedziale od 300 MHz do
300GHz
pole elektromagnetyczne rozprzestrzenia się w
postaci
mikrofal
(MF-
mikrofale).
Intensywność
promieniowania mikrofalowego możemy mierzyć jako
gęstość strumienia energii S tzw. gęstość mocy (W/m
2
).
Wspomnieć należy, że pole elektromagnetyczne
o
częstotliwości 50 Hz również wykazuje własności falowe,
lecz w tym przypadku fala ma długość 6000 km, tak więc
jest nieporównywalna z żadnym obiektem jaki rozpatrujemy.
Bardzo
istotną
wielkością
z
punktu
widzenia
oddziaływania pola magnetycznego na materię jest gradient
indukcji magnetycznej, który mierzymy w T/m. Zwrot tego
wektora jest zawsze skierowany w stronę zwiększającej się
wartości indukcji pola magnetycznego B.
Oddziaływanie pól elektromagnetycznych z materią
Zanim będzie można rozważać tak skomplikowane
m
echanizmy jak wpływ pola elektromagnetycznego na
żywe organizmy należy bliżej przyjrzeć się oddziaływaniu
tegoż pola na materię.
Wszystkie zjawiska łączą i opisują fundamentalne dla
elektromagnetyzmu równania Maxwella:
(1)
,
1
t
c
rot
B
E
(2)
J
E
B
c
t
c
rot
4
1
,
(3)
,
4
E
div
(4)
.
0
B
div
w których: = gęstość ładunku [C/m
3
] , J
= gęstość prądu
[A/m
2
]
Cała otaczająca nas materia we wszystkich trzech
stanach skupienia przejawia zarówno własności elektryczne
jak i magnetyczne.
Własności elektryczne materii
Wszystkie otaczające nas ciała możemy podzielić ze
względu na ich własności elektryczne na trzy podstawowe
grupy:
-
przewodniki,
-
półprzewodniki ,
-
izolatory.
Ich własności elektryczne możemy scharakteryzować
przy pomocy dwóch wielkości: oporności właściwej oraz
przenikalności elektrycznej. Obie te wielkości wykazują
zarówno
dyspersję
w
funkcji
temperatury
jak
i
częstotliwości.
O oporności właściwej danego ciała decyduje ilości
i
rodzaj nośników występujących w danej substancji.
W przypadku przeni
kalności elektrycznej wpływ na jej
wartość ma przestrzenny rozkład ładunków oraz możliwość
ich przemieszczania się w danej materii. Oba te czynniki
mają wpływ na oddziaływanie pola elektrycznego na
materię.
Niezakłócone pole elektryczne możemy spotkać tylko
w
próżni, dla której wartość przenikalności elektrycznej
wynosi 1. Każde ciało znajdujące się w zasięgu działania
pola elektrycznego zakłóca rozkład linii tego pola, co jest
wynikiem oddziaływania pola z danym ośrodkiem. Im
bardziej są odkształcone linie pola elektrycznego tym
bardziej dany ośrodek oddziałuje z tym polem. Tak więc dla
dowolnego ciała wartość przenikalności elektrycznej
zawsze będzie większa od jedności.
Własności magnetyczne materii
Wszystkie ciała występujące w przyrodzie posiadają
również
własności
magnetyczne,
które
określa
współczynnik
przenikalności
magnetycznej
μ
charakterystyczny dla danej substancji. Całą otaczającą
nas materię pod tym względem możemy podzielić na trzy
podstawowe grupy:
-
ferromagnetyki,
-
paramagnetyki,
-
diamagnetyki.
Do pierwszej grupy ciał posiadających właściwości
ferromagnetyczne zaliczamy ciała, dla których wartość
współczynnika μ jest znacznie większa od jedności (np.
żelazo, nikiel).
Następną grupą ciał jest materia wykazująca własności
paramagnetyczne. Cechy
charakterystyczne dla tych ciał
wykazują (np.: tlen, platyna czy aluminium).W przypadku
materiałów paramagnetycznych współczynnik μ jest
nieznacznie większy od jedności.
Do trzeciej grupy zaliczamy ciała wykazujące cechy
diamagnetyczne. Przenikalność magnetyczna w przypadku
diamagnetyków jest nieco mniejsza od jedności (np. bizmut,
srebro, azot) -
własność ta jest wspólna dla wszystkich ciał,
lecz w pozostałych przypadkach jest własnością
ustępującą.
Każde ciało umieszczone w polu magnetycznym
zniekształca
linie
sił
tego
pola. Wielkość
tego
zniekształcenia zależy od współczynnika μ. I tak dla ciał
para i diamagnetycznych, dla których wartość μ oscyluje
w
pobliżu 1, obserwowane zniekształcenia są stosunkowo
niewielkie.
Największe
zniekształcenia
występują
w
przypadku ciał ferromagnetycznych, dla których μ jest
znacznie większe od 1. Wielkość tych odkształceń jest
wyrazem oddziaływań pole – materia. W wyniku tych
oddziaływań pojawia się moment, którego efekty możemy
obserwować na dwa sposoby. Z jednej strony, na układ taki
działa skręcający moment sił, który zmusza układ do takiej
orientacji, w której moment magnetyczny jest zgodny
z
kierunkiem zewnętrznego pola magnetycznego. Z drugiej
strony, w niejednorodnym polu magnetycznym na układ taki
zacznie działać siła kierująca układ wzdłuż linii sił pola
w
kierunku zwiększającej się wartości natężenia pola.
Każde ciało po wprowadzeniu w obszar działania pola
magnetycznego staje się magnesem, oznacza to, że
uzyskuje ono pewien moment magnetyczny co nazywamy
namagnes
owaniem danego ciała (ciała te stają się same
magnesami wytwarzając własne pole magnetyczne). Pole
ciała oddziałuje z polem zewnętrznym i tak: dla
paramagnetyków kierunek pola własnego jest zgodny
z
kierunkiem pola go wywołującego – ciała te przesuwają
się w kierunku wzrastającej indukcji pola. Podobną sytuację
obserwujemy w przypadku ferromagnetyków gdzie własne
pole jest zgodne z polem zewnętrznym, lecz osiąga
znacznie
większe
wartości
niż
w
przypadku
paramagnetyków. Dla diamagnetyków kierunek własnego
po
la jest przeciwny do pola go wywołującego, przez co są
one wypychane z tegoż pola.
Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na organizmy
żywe
Organizmy żywe są układami złożonymi z ciał
stałych i cieczy. W większości są to związki organiczne,
w
których zachodzą procesy biochemiczne i biodynamiczne
[12]. Wszystkie tkanki wchodzące w skład organizmów
żywych przejawiają zarówno właściwości magnetyczne jak i
elektryczne.
Charakter oddziaływania pola elektromagnetycznego na
organizmy żywe zależy od częstotliwości pola, w zasięgu
którego się one znajdują. Dla pól elektromagnetycznych z
zakresu wyższych częstotliwości (np. zakres mikrofal)
dominujące oddziaływanie ma charakter termiczny
przejawiający się we wzroście temperatury obiektu
poddanego takiemu działaniu.
Przy
niższych
częstotliwościach
zmienne
pola
elektromagnetyczne powodują przepływ prądu przez
organizmy żywe. Prąd płynący będzie pochodził od
składowej wektora gęstości prądu wywołanej zmiennym
polem elektrycznym oraz wektora gęstości prądu wywołanej
zmi
ennym polem magnetycznym. Całkowity prąd będzie
sumą pochodzącą od obu składowych [16].
W całym ciele znajdują się ładunki elektryczne
(elektrony, jony), które w pewnych warunkach mogą się
przemieszczać. Dlatego przepływ prądu możemy tu
zaobserwować w dwojaki sposób poprzez ruch elektronów
lub przemieszczanie się jonów. Dominującym zjawiskiem
przy przepływie prądu przez organizmy żywe jest
przewodnictwo
elektrolityczne
(makroskopowe).
Przewodnikami jonowymi, mogą być ciecze, ciała stałe
krystaliczne i bezpo
staciowe. W tym przypadku za przepływ
ładunków odpowiedzialne są atomy lub grupy atomów (jony
dodatnie i ujemne), co jest związane z transportem masy.
Skutkiem takiego przepływu mogą być zmiany stężeń
a
niekiedy i zmiany chemiczne czynników biorących udział
w
przepływie prądu.
Należy zaznaczyć, że dyspersja oporu właściwego w
tym przypadku jest odwrotna niż w metalach, oznacza to,
że opór maleje wraz ze wzrostem temperatury [12].
Przy rozpatrywaniu przewodzenia prądu przez
organizm ludzki możemy zdefiniować go przez odpowiedni
układ zastępczy i rozpatrywać jak obiekt z zakresu
elektrotechniki.
Ciało
ludzkie
charakteryzuje
się
rzeczywistym oporem elektrycznym, czyli rezystancją
i
oporem pojemnościowym. Należy podkreślić, że ciało
ludzkie nie przejawia induk
cyjności, tak że ten czynnik
można pominąć [12].
Trudno jest określić jak człowiek jest „widziany” przez
stałe pole magnetyczne. Organizm ludzki w ponad 80%
składa
się
z
wody,
która
wykazuje
własności
diamagnetyczne, jednak w całym organizmie znajdziemy
wi
ele
elementów
paramagnetycznych
jak
i ferromagnetycznych.
Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego może
dochodzić do rozszczepień poziomów energetycznych
w atomach, jest to tak zwany efekt Zeemana.
W materii na ładunki elektryczne q poruszające się z
prędkością
v
pod
wpływem
zewnętrznego
pola
elektrycznego i magnetycznego działa siła Lorentza:
F=q(E+vxB)
w którym: q jest wielkością ładunku, v jego prędkością,
B wektorem indukcji magnetycznej, natomiast E wektorem
natężenia pola elektrycznego.
Kieru
nek siły Lorentza jest prostopadły do wektorów v i
B, a
zwrot będzie zależał od znaku ładunku q. W przypadku
gdy ładunki pozostają w spoczynku będzie działała tylko
składowa pochodząca od wektora natężenia pola
elektrycznego E.
W tkankach przemieszczających się w stałym polu
magnetycznym lub znajdujących się w zmiennym polu
magnetycznym będzie dochodziło do indukowania się siły
elektromotorycznej i
prądów. Ponadto pod wpływem
zewnętrznego pola elektromagnetycznego w organizmach
żywych obserwujemy między innymi [16,12]:
-
magnetyzację,
-
działanie na molekuły diamagnetyczne,
-
działanie na ciekłe kryształy w organizmie,
-
działanie na wodę,
-
wpływ na depolaryzację komórek,
-
działanie na elementy piezoelektryczne
i magnetostrykcyjne
Tak więc oddziaływanie zarówno zmiennego pola
elektromagnetycznego, jak i stałego pola magnetycznego
i
elektrycznego na organizmy żywe jest oczywiste lecz
dokładne określenie jego działania jest bardzo złożone. Dla
wyższych częstotliwości dominującym zjawiskiem jest efekt
termiczny, dla niższych częstotliwości związane jest
z
przepływem prądu przez organizm, lecz jest rzeczą
oczywistą, że nie są to jedyne zjawiska zachodzące
w
organizmach żywych, znajdujących się w polu
elektromagnetycznym. Oddziaływanie to może mieć
charakter pozytywny bądź negatywny na dany organizm,
w
zależności od takich parametrów pola jak częstotliwość
i
natężenie, jak również będzie zależało od czasu
ekspozycji. Należy zaznaczyć, że również stałe pola
magnetyczne nie pozostają obojętne dla organizmu
[2,3,6,7,15]. Odnotowano wiele reakcji biomagnetycznych
(np.
zwolnienie
czasu
reakcji
i
zmiany
zapisu
encefalograficznego). Objawy te występują w przypadku
ekspozycji organizmów żywych na natężenia pól rzędu
10
5
-10
7
A/m. [12]
Prawo a pole elektromagnetyczne
Dlatego
ustawodawcy
we
wszystkich
krajach
wprowadzają ustawy mające na celu ograniczanie
ekspozycji ludzi na działanie tych pól.
W Polsce obowiązującą normą, określającą między
innymi dopuszczalne poziomy pól elektromagnetycznych
o
częstotliwości 50 Hz, jest Rozporządzenie Ministra
Ochrony Środowiska z dnia 30 października 2003 r.
Należy podkreślić, że uległo ono zaostrzeniu obniżając
dopuszczalne
natężenie
dla
zmiennego
pola
magnetycznego H o częstotliwości sieciowej 50 Hz
z
wartości 80A/m do 60A/m w miejscach dostępnych dla
ludzi i ekspozycji bez ograniczeń czasowych.
Dla składowej E pola elektrycznego ustawodawca
wprowadził następujące ograniczenia [14]:
-
10 kV/m dla obszarów ogólnie dostępnych dla ludzi,
-
1 kV/m dla obszarów gdzie mogą być zlokalizowane
obiekty użyteczności publicznej i pod zabudowę.
Porównując powyższe wartości należy zauważyć, że są
one zbieżne z większością norm ustanowionych w Europie.
Jedynie w przypadku zmiennego pola elektrycznego
o
częstotliwości sieciowej dla obszarów przeznaczonych
pod zabudow
ę ( przebywanie bez ograniczeń czasowych)
polskie przepisy stanowią dwadzieścia procent wartości
obowiązujących w pozostałych krajach (tabele 1,2).
Do wyjątków zaliczyć należy Wielką Brytanię gdzie
wartości te są ustanowione na znacznie liberalniejszym
po
ziomie szczególnie w przypadku natężenia pola
magnetycznego.
Tabela 1. Najwyższe dopuszczalne natężenie pola
magnetycznego, według przepisów obowiązujących w różnych
krajach [5].
P
ańst
wo/
O
rga
ni
za
cj
a
m
ię
d
zy
nar
o
dowa
W
art
ość
dop
usz
cz
al
na
nat
ęż
eni
a
po
la
Mag
net
y
c
z
ne
go
H
[A
/m
]
Uwagi
Australia
80
przebywanie w polu bez
ograniczeń czasowych
800
przebywanie w polu krótkotrwałe
Austria
80
przebywanie w polu bez
ograniczeń czasowych
800
przebywanie w polu krótkotrwałe
Niemcy
80
przebywanie w polu bez
ograni
czeń czasowych
800
przebywanie w polu do 2h dziennie
Polska
60
przebywanie w polu bez
ograniczeń czasowych
Wielka
Brytania
1280
przebywanie w polu bez
ograniczeń czasowych
Włochy
80
przebywanie w polu bez
ograniczeń czasowych
800
przebywanie w polu
krótkotrwałe
Propozycja
dla krajów UE
80
przebywanie w polu bez
ograniczeń czasowych
Tabela 2. Najwyższe dopuszczalne natężenie pola elektrycznego,
według przepisów obowiązujących w różnych krajach [5].
P
ańst
wo/
O
rga
ni
za
c
ja
m
ię
d
zy
nar
o
dowa
W
art
ość
dopus
z
c
z
a
lna
nat
ęż
eni
a
po
la
e
le
k
try
c
z
nego
E
[k
V
/m
]
Uwagi
Australia
5
w miejscu lokalizacji budynków
10
na pozostałym obszarze
Austria
5
przebywanie w polu bez
ograniczeń czasowych
10
przebywanie w polu krótkotrwałe
Niemcy
5
przebywanie w polu bez
ograni
czeń czasowych
10
przebywanie w polu krótkotrwałe
Polska
1
dla lokalizacji budynków
mieszkalnych
10
w pozostałych miejscach
dostępnych dla ludzi
Wielka
Brytania
12,3
przebywanie w polu bez
ograniczeń czasowych
Belgia
5
przebywanie w polu bez
ogran
iczeń czasowych
10
przebywanie w polu krótkotrwałe
Włochy
5
przebywanie w polu bez
ograniczeń czasowych
10
przebywanie w polu krótkotrwałe
Propozycja
dla krajów UE
5
przebywanie w polu bez
ograniczeń czasowych
Z
drugiej strony należy zaznaczyć, że w krajach takich
jak: Kanada, Hiszpania, Francja czy Szwajcaria do tej pory
nie obowiązują ogólnokrajowe przepisy dotyczące ochrony
przed polami elektromagnetycznymi o częstotliwości 50 Hz
[5].
Wpływ zmiennego pola magnetycznego na reakcje
narządu wzroku
P
ostęp cywilizacyjny pociąga za sobą ciągły wzrost
ilości źródeł emitujących pola elektromagnetyczne. Możemy
do nich zaliczyć stacje telefonii komórkowej, stacje radiowe
i telewizyjne oraz urządzenia radarowe, które wytwarzają
pola elektromagnetyczne wysoki
ej częstotliwości. Dla
niższych częstotliwości źródłami pól elektromagnetycznych
są urządzenia przemysłowe takie na przykład jak: piece
indukcyjne, spawarki czy zgrzewarki. Praktycznie każde
urządzenie elektryczne przyczynia się do emisji pola
elektromagnetycznego.
W zależności od częstotliwości, natężenia oraz czasu
ekspozycji pola mogą zabić istotę żywą w ułamku sekundy,
ale mogą one również wywierać pozytywne skutki na
organizm człowieka przyczyniając się np. do walki
z
niektórymi schorzeniami. Dlatego coraz częściej są
zlecane prace mające na celu określanie rozkładów pól
elektromagnetycznych emitowanych wokół budowanych
urządzeń.
Jeden z producentów urządzeń przemysłowych z terenu
Dolnego Śląska zwrócił się do naszego Zakładu
Naukowego z prośba o wykonanie takich pomiarów dla
urządzeń przez nich produkowanych. W urządzeniach tych
płyną prądy przemienne o częstotliwości 50 Hz w zakresie
od 5
– 70kA przy napięciu 6 – 10V. Rejestrowane na
stanowisku pracy wartości składowej indukcji magnetycznej
osiągały wartość 150 mT. Pracownicy sygnalizowali
występowanie w tych okolicznościach zaburzenia widzenia.
W wyniku przeprowadzonych szczegółowych analiz
poszczególnych przypadków można stwierdzić, że przy
indukcji pola od wartości około 10 mT występujących
w okolic
ach głowy pojawiają się pierwsze zaburzenia
widzenia w postaci błysków, mroczków i metamorfopsji
(zaburzenie widzenia kształtów). Wraz ze wzrostem indukcji
pola magnetycznego objawy te nasilają się. Przy wartości
powyżej 100mT następuje chwilowe zaniewidzenie, które
jest porównywalne ze spojrzeniem nieuzbrojonym okiem
wprost na mocne źródło światła. Przyczyną tego zjawiska
jest działanie zmiennego pola magnetycznego na siatkówkę
oka. Po ustąpieniu działania pola magnetycznego narząd
wzroku zdaje się odzyskiwać swe poprzednie własności
[1,7,9,17,19,21].
Ponieważ wszystkie inne czynności zdają się
pozostawać na niezmienionym poziomie – mózg człowieka
funkcjonuje podobnie w obecności pola jak i przy jego braku
-
kończyny poddane jego działaniu również nie wykazują
zaburzeń
w
funkcjonowaniu
(brak
zaburzeń
neurologicznych) można stąd wnioskować, że pole
magnetyczne z zakresu tych wartości nie ma wpływu na
przekazywanie informacji przez poszczególne nerwy [6].
W zakresie badań neurofizjologicznych zjawisko
oddziaływania zmiennego pola magnetycznego na narząd
wzroku znane jest pod nazwą magnetophosphenes,
i
obserwowane jest w postaci elementarnych wrażeń
wzrokowych [8,13]. Podczas doświadczenia głowa pacjenta
znajduje się pod działaniem pola o kształcie przebiegów
s
inusoidalnych,
w
przedziale
wartości
indukcji
magnetycznej 10-
100 mT. Prowadzone badania wykluczyły
powstawanie tych wrażeń w skutek pobudzania centrów
wzrokowych w płatach potylicznych mózgu. Powstają one
jak już wcześniej wspomniano w wyniku oddziaływania
zmiennego pola magnetycznego na
siatkówkę.
Siatkówka jest to cienka światłoczuła błona tkanki
nerwowej wyścielająca od wewnątrz kulistą powierzchnie
gałki ocznej. Jej rolą jest odbieranie wrażeń wzrokowych,
zmiana ich na impulsy nerwowe i przekazywanie do
centralnego układu nerwowego drogą nerwu wzrokowego.
Siatkówka składa się z 10 warstw złożonych z różnego
rodzaju komórek i ich wypustek. Warstwa najbardziej
zewnętrzna – tzw. nabłonek barwnikowy jest warstwą
komórek wypełnionych barwnikiem. Spełnia on wieloraką
funkcje, m.in.: 1) jako magazyn witaminy A, 2) jako miejsce
przemiany tlenowej i elektrolitowej fotoreceptorów, 3) jako
ekran pochłaniający światło. Następną warstwą jest
nabłonek wzrokowy zawierający fotoreceptory, natomiast
w kolejnych warstwac
h (idąc do wewnątrz) znajdują się
komórki
dwubiegunowe,
amakrynowe
i
zwojowe.
Towarzyszą im komórki odżywcze i podporowe (glejowe).
W
siatkówce
występują
dwa
rodzaje
komórek
światłoczułych – pręciki i czopki. Są one właściwym
narządem odbierającym i przetwarzającym bodźce
świetlne. Czopków jest ok. 7 mln, są głównie zlokalizowane
w centralnej części siatkówki i odpowiadają za widzenie
szczegółów i barw. Pręcików jest ok. 130 mln i są one
rozmieszczone gęściej na obwodzie siatkówki.
Dzięki chemicznej aktywności barwników wzrokowych
zawartych w fotoreceptorach energia świetlna przeistacza
się w aktywność neuronalną. Wyzwolone pod wpływem
światła procesy fotochemiczne wywołują w komórkach
zwojowych siatkówki zmiany potencjału elektrycznego.
W
komórkach zwojowych zaczyna się droga wzrokowa,
która przewodzi wrażenia świetlne z nabłonka wzrokowego
w postaci impulsów nerwowych.
Wypustki (tzw. aksony) komórek zwojowych stanowią
włókna wzrokowe, które zbiegają się w tarczy nerwu
wzrokowego. Następnie nerwem wzrokowym impulsy
przekazywane są do płata potylicznego mózgu. Mózg
odbiera te impulsy w formie obrazów [10,11].
Należy podkreślić że, w celu zapewnienia najlepszej
widoczności, siatkówka jest pozbawiona receptorów
bólowych a nawet naczyń w jej części centralnej. Dlatego
wszelkie jej uszkodzenia są bezbolesne, więc mogą
odbywać się poza naszą świadomością. Tak więc mamy
sytuację, gdzie z jednej strony czynnik oddziałujący (np.
pole magnetyczne) jest poza percepcjami naszych
zmysłów, a dodatkowo obiekt mogący ulec uszkodzeniu jest
pozbawiony receptorów bólowych.
Część efektów wzrokowych wywołanych zmiennym
polem magnetycznym ma charakter zbieżny z efektami
obserwowanymi przy zapaleniu siatkówki. Wprawdzie
objawy ustępują wraz z zanikiem pola, lecz nie można
mieć pewności, że wszystkie parametry wzroku pozostają
na niezmienionym poziomie, ponieważ odczucia te mogą
być subiektywne. Dlatego należałoby przeprowadzić
wszystkie podstawowe badania okulistyczne po (jak
również podczas) ekspozycji narządu wzroku w polu o
omawi
anych parametrach. Bardzo interesujące byłyby
wyniki badań określających czy po takiej ekspozycji
bezwzględny próg czułości wzroku nie ulega obniżeniu (czy
nie jest potrzebna większa ilość energii świetlnej w celu
wywołania określonego wrażenia wzrokowego).
Oczywiście
nie
można
dopatrywać
się
tylko
negatywnych czynników omawianego zjawiska. Nie można
wykluczyć zaistnienia sytuacji odwrotnej. Przy pewnego
rodzaju schorzeniach poddanie narządu wzroku pacjenta
działaniu określonym polem mogłoby np. przyczynić się do
stymulacji i obniżenia progu na bodźce zewnętrzne, a więc
na przykład do pomocy w stymulowaniu widzenia.
Z wymienionych powyżej względów wskazane byłoby
dokładne przeanalizowanie i przeprowadzenie badań
mających na celu określenie z jednej strony ewentualnych
zagrożeń z drugiej zaś ewentualnych korzyści wynikających
z oddziaływania zmiennego pola magnetycznego na narząd
wzroku.
DWUBIEGUNOWE
ZWOJOWE
NERW WZROKOWY
CENTRALNY
UKŁAD NERWOWY
P
R
Ę
C
I
K
C
Z
O
P
E
K
Rys. 1. Schemat przepływu impulsów wzrokowych.
Przeprowadzenie takich badań wydaje się być tym
bardziej wskazane, że w ostatnich latach obserwujemy
uaktywnienie się działań mających na celu leczenie
w
zakresie neurologii polami, których wartości indukcji leżą
we wspomnianym zakresie, a swym działaniem mogą
obejmować wspomniane obszary głowy. Korzyści ze
stosowania tych terapii są niepodważalne i należy
oczekiwać, że w najbliższym czasie wykorzystanie pól
(elektro)magnetycznych w terapii i diagnostyce będzie się
zwiększać.
Przykładem mogą być prace prowadzone nad
technikami TMS (transcranial magnetic stimulation) i MCT
(magnetoconvulsive therapy) opartych na wolnozmiennym
polu magnetycznym. TMS jest techniką opartą na
przezczaszkowej stymulacji magnetycznej i ma służyć
między innymi do leczenia zespołów depresyjnych oraz
przy leczeniu choroby Parkinso
na. Technika ta znajduje się
obecnie w fazie eksperymentu [21].
Podsumowanie
Działanie pól (elektro)magnetycznych na organizmy
żywe wciąż nie jest do końca poznane. Przytoczone
w
artykule spostrzeżenia skłaniają do przebadania
i
przeanalizowania wyżej omawianego aspektu i podjęcia
próby znalezienia odpowiedzi na takie problemy i pytania
jak:
1.
Czy wielokrotna ekspozycja siatkówki na pola
o
wartości powyżej 5 mT nie powoduje zmian
patologicznych.? Wskazane jest przeprowadzenie
badań, które powinny uwzględniać ewentualne
nakładanie się innych czynników zewnętrznych
mogących potęgować lub znosić obserwowane
zjawiska.
2.
Określenie wpływu czasu ekspozycji na ewentualne
zmiany.
3.
Czy po ekspozycji nie następuje obniżenie progu
czułości siatkówki?
4. Zweryfikowanie czy oma
wiane zjawisko ma wpływ na
przyśpieszony
proces
starzenia
się
soczewki
i
siatkówki.
5.
Czy możliwe jest wykorzystanie zmiennego pola
magnetycznego do stymulacji wzroku (obniżenia progu
reakcji siatkówki na światło) w pewnego rodzaju
schorzeniach?
6. W miejscach
pracy gdzie mogą występować zmienne
pola magnetyczne o wartościach większych niż 2 mT
personel powinien być poinformowany o możliwości
występowania zaburzeń widzenia w celu zapobieżenia
ewentualnym wypadkom przy pracy (niezależnie od
wyznaczonych stref niebezpiecznych).
7.
Prace prowadzone nad wykorzystaniem pól o takich
parametrach w lecznictwie i diagnostyce medycznej
powinny
uwzględnić
możliwość
występowania
wspomnianego powyżej zjawiska.
8.
Jak duży wpływ na obserwowane zjawisko ma
występujący gradient pola?
LITERATURA
[1] Armstrong RA, Janday B.: A brief review of magnetic fields
from the human visual system. Ophthalmic Physiol Opt. 1989
Jul;9(3):299-301.
[2] Cremer-Bartels G, Krause K, Kuchle HJ.: Influence of low
magnetic-field-strength variations on the retina and pineal
gland of quail and humans. Graefes Arch Clin Exp
Ophthalmol. 1983;220(5):248-52.
[3] Dawson TW, Caputa K, Stuchly MA.: Magnetic field exposures
for UK live-line workers. Phys Med Biol. 2002 Apr 7;47(7):995-
1012.
[4] Feynman R.P., Leihton R.B., Sands M.: F
eynmana wykłady
z fizyki. Warszawa PWN 1974
[5]
Jaworski M. Przegląd norm i przepisów w zakresie ochrony
przed oddziaływaniem pól elektromagnetycznych 50 Hz
obowiązujących w różnych krajach. Materiały konferencyjne-
Poznań 2003.
[6] Hansson HA.: Effects on the nervous system by exposure to
electromagnetic fields: experimental and clinical studies. Prog
Clin Biol Res. 1988; 257:119-34.
[7] Krause K, Hennekes R.: Magnetic field sensitivity of the
human eye: objective findings. Fortschr Ophthalmol.
1986;83(2):245-7.
[8] Lovsund P, Oberg PA, Nilsson SE.: Influence on vision of
extremely low frequence electromagnetic fields. Industrial
measurements, magnetophosphene studies volunteers and
intraretinal studies in animals. Acta Ophthalmol (Copenh).
1979 Oct;57(5):812-21.
[9] Marg E.: Magnetostimulation of vision: direct noninvasive
stimulation of the retina and the visual brain. Optom Vis Sci.
1991 Jun;68(6):427-40.
[10]
Modelski S.: Siatkówka i jej choroby. W: Okulistyka
współczesna. T. 1. Wyd. 2 pod red. W. Orłowskiego. PZWL,
Warszawa 1986, 263-270
[11]
Niżankowska M.H. Podstawy okulistyki. Volumed Wrocław
2000.
[12] Pilawski A. : Podstawy Biofizyki. Warszawa, PZWL 1985.
[13] Reissenweber J, David E, Pfotenhauer M.: Psychological
aspects
of
perception
of
magnetophosphenes
and
electrophosphenes Biomed Tech (Berl). 1992 Mar;37(3):42-5
[14]
Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska, z dnia 30
pażdziernika 2003 w sprawie dopuszczalnych poziomów pól
elektromagnetycznych w środowisku oraz sposobów
sprawdzania dotrzymania tych poziomów.
[15] Saunders RD.: Rapporteur report: weak field interactions in
the central nervous system. Radiat Prot Dosimetry.
2003;106(4):357-61.
[16] Sikora
Ryszard.
Teoria
pola
elektromagnetycznego.
Warszawa 1997.
[17] Skrinnik AV, Dumbrova NE.: Effect of continuous and impulse
magnetic fields on the ultrastructure of various parts of the
eye. Oftalmol Zh. 1981;36(6):331-4.
[18]
Szuba M. Źródła pól elektromagnetycznych i ich poziomy.
Elektroinfo 9/2003.
[19] Taki M, Suzuki Y, Wake K.: Dosimetry considerations in the
head and retina for extremely low frequency electric fields.
Radiat Prot Dosimetry. 2003;106(4):349-56.
[20] Thoss F, Bartsch B, Fritzsche B, Tellschaft D, Thoss M.: The
magnetic field sensitivity of the human visual system shows
resonance and compass characteristic. J Comp Physiol [A].
2000 Oct;186(10):1007-10.
[21]
Zyss T., Krawczyk A.: Przegląd Elektrotechniczny 12/2003.
Autorzy
: mgr Dariusz Sztafrowski, Politechnika Wrocławska,
Instytut Energoelektryki, Zakład Elekroenergetyki Przemysłowej,
ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,
E-mail:
daiusz.sztafrowski@pwr.wroc.pl
;
dr n. med. Joanna Jakubaszko, Katedra i Klinika Okulistyki
Akademii Medycznej we Wrocławiu, ul. Chałubińskiego 2a,
50-
368 Wrocław, E-mail:.
yaku2@wp.pl
