المجالات المغناطيسية في كل مكان - علم هابي

المجالات المغناطيسية موجودة في كل مكان - فهي ليست فقط في كل مكان حولنا، بل إن الحياة نفسها لا يمكن أن توجد بدونها. في الواقع، المجال المغناطيسي للأرض هو الذي يحمي طبقة الأوزون، التي تحمينا من الأشعة فوق البنفسجية، من أن تتبدد بفعل الرياح الشمسية. علاوة على ذلك، تُعد التأثيرات الكهرومغناطيسية إحدى القوى الأساسية الأربع، أو التفاعلات الأساسية، التي لا يمكن اختزالها إلى تفاعلات أبسط، إلى جانب تأثيرات أخرى كقوة الجاذبية نفسها.

في الواقع، يرتبط المغناطيسية ارتباطًا وثيقًا بالحياة نفسها، لدرجة أن لكل مركب على وجه الأرض شحنته المغناطيسية الفريدة. وقد أتاحت التطورات التكنولوجية الحديثة للعلماء والمهندسين توظيف هذه المعرفة، والقدرة على إعادة إنتاج هذه البصمات المغناطيسية الفريدة، لأغراض مثمرة للغاية.

تأثيرات المجالات المغناطيسية على الأنظمة البيولوجية

تُعدّ المغناطيسية الأرضية أساسية للحياة. يعرف الجميع كيف تعمل البوصلة المغناطيسية، وكيف تُوجّه نحو الشمال لمساعدة البشر على الملاحة، ولكن ربما يكون أقل شيوعًا هو دور المغناطيسية الأرضية في هجرة الطيور وتوجيه الأسماك، من بين ظواهر أخرى. توجد المغناطيسية حيثما يوجد أي شكل من أشكال التيار الكهربائي، ولا تقتصر على الملاحة فقط؛ فبمجرد أن فهم البشر خصائصها العلمية، بدأوا في توظيفها بشكل فعّال في العديد من المجالات الأخرى.

فعلى سبيل المثال، استُخدمت المجالات المغناطيسية لأغراض طبية متنوعة منذ عام 2500 قبل الميلاد على الأقل، وذلك بعد أن تبيّن أن البشر والحيوانات، وحتى البكتيريا، قادرة على استشعارها والتفاعل معها. وقد حفّز البحث عن المجالات المغناطيسية التي تُحدث تأثيرات بيولوجية، إجراء العديد من الدراسات التجريبية والسريرية، فضلاً عن استخدام أجهزة معتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية في المجال السريري.

تُستخدم المجالات المغناطيسية بنجاح في العديد من التطبيقات الطبية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر التصوير بالرنين المغناطيسي، للمساعدة في تسريع التئام كسور العظام،

تساهم هذه التقنية في تسريع التئام الجروح، وتخفيف الألم، وعلاج الاكتئاب والوسواس القهري. وبينما باتت جوانب عديدة من تأثيرات المجالات المغناطيسية المطبقة مفهومة، لا تزال جوانب أخرى منها موضع بحث وتطوير مستمرين، مع تحقيق تقدم متواصل في هذا المجال.

المغناطيسية

قد تنشأ المجالات المغناطيسية من مواد مغناطيسية حديدية كالحديد والنيكل، أو من التيار الكهربائي؛ فعلى سبيل المثال، يتولد المجال المغناطيسي للأرض من سبيكة الحديد المنصهرة في اللب الخارجي. وتستفيد التطبيقات الطبية من هذا الترابط بين الكهرباء والمغناطيسية.

يُنتج التيار الكهربائي في سلك مجالًا مغناطيسيًا، كما اكتشف مايكل فاراداي عام 1839؛ وتعتمد خصائص هذا المجال على خصائص التيار. فإذا لم يتغير سعة التيار، أي الاهتزازات المغناطيسية، فإنه يُنتج ما يُعرف بالمجال المغناطيسي الساكن. وعلى العكس، يُنتج التيار ذو السعة المتغيرة مجالًا مغناطيسيًا متذبذبًا. وقد لعب كلا النوعين من المجالات دورًا في الدراسات والتطبيقات البيولوجية لتأثيرات المجال المغناطيسي.

آلية العمل المقترحة

يتخذ البحث عن آليات جديدة للتأثيرات البيولوجية للمجالات المغناطيسية مناهج متنوعة.

من الخصائص الأساسية للمجال المغناطيسي المتذبذب قدرته على إحداث تدفق تيار كهربائي في وسط موصل. هذه الظاهرة الأساسية تُفضي إلى نظرية مفادها أن التيار المُستحث بواسطة المجال قد يُغير سلوك قناة غشاء الخلية. على سبيل المثال، قد تتحرك أيونات الكالسيوم أو الصوديوم عبر غشاء الخلية، مما يُحفز إطلاق الإشارات العصبية، ويؤثر على وظائف الخلية.

وتركز آلية أخرى للاستكشاف على حقيقة أن المجال المغناطيسي يغير خصائص ارتباط بروتينات معينة، مما يؤدي إلى تغيير الخصائص داخل الخلية؛ على سبيل المثال، يتم تنظيم بروتين يُعرف باسم الكالمودولين عن طريق ارتباط الكالسيوم.

أما التأثير الثالث للمجال المغناطيسي فهو تغيير أكسيد النيتريك، وهو منظم لمسارات خلوية مهمة مختلفة، وتغييرات في أنواع الأكسجين التفاعلية، والتي يمكن أن تغير عملية التمثيل الغذائي للخلايا.

إن تحديد الآليات الدقيقة لإحداث نتيجة محددة في خلية أو نسيج أو مريض هو موضوع بحث مستمر.

تأثيرات المجال المغناطيسي للأرض

كما نوقش، تولد الأرض مجالاً مغناطيسياً، وقد تطورت أنواع متنوعة مثل الخفافيش والديدان والطيور والسلاحف البحرية وجراد البحر لتستشعر التغيرات في البيئة المغناطيسية المحلية، مستخدمة إياها في كل من الملاحة والبحث عن الطعام.

مع ذلك، لم تُحدد آلية استشعار المجال المغناطيسي للأرض بشكل قاطع. ففي بعض الكائنات الحية، تحتوي خلايا متخصصة على جزيئات حديدية قد تعمل كمستشعرات. وفي حالات أخرى، لم يتم تحديد أي بروتين متخصص أو عضيات خلوية قادرة على كشف المجالات المغناطيسية.

المجالات المغناطيسية المتولدة من الجهاز

أظهرت الدراسات أن المجالات المغناطيسية تُغير من تأثيرات المسكنات الأفيونية، وتحفز نمو العظام، وتقلل من تورم الأنسجة، وتعزز التئام الجروح في كل من النماذج الحيوانية والبشرية. وقد استُخدمت المجالات المغناطيسية التي تُعزز نمو العظام وتُساعد في التئام الجروح سريريًا لمدة لا تقل عن 40 عامًا؛ ولوحظ انخفاض في الألم في دراسات أجريت على ترميم الثدي، وتصغير الثدي، والتعافي بعد العمليات القيصرية، والتهاب المفاصل؛ بالإضافة إلى ذلك، انخفض استخدام المسكنات والأفيونيات والوذمة أيضًا لدى المرضى الذين خضعوا لتصغير الثدي، وترميم الثدي، وبعد العمليات القيصرية.

تُعد الأجهزة التي تولد المجالات المغناطيسية فعالة أيضًا في علاج الاكتئاب الشديد واضطراب الوسواس القهري، ويوصى باستخدام هذه الأجهزة لعلاج المرحلة الحادة من الاكتئاب لدى المرضى المقاومين وغير القادرين على تحمل الخيارات العلاجية الأخرى.

بالتزامن مع التطور السريري لاستخدام المجال المغناطيسي، سعى الباحثون إلى تحديد التأثيرات البيولوجية الكامنة وراء التأثيرات العلاجية لهذا المجال، وربطها بواحدة أو أكثر من النظريات الأساسية لوظيفة المجال المغناطيسي. وقد تناول هذا العمل دراسة أنظمة بروتينية معزولة، وخلايا مُستزرعة، وكائنات حية تتراوح بين الديدان الأسطوانية والثدييات، بالإضافة إلى النمذجة العددية لوظائف الخلية.

شركة EMulate Therapeutics، وشركة Ultra-Low Radio Frequency Energy (ulRFE®)

طورت شركة EMulate Therapeutics, Inc. (www.emulatetx.com) تقنيةً حاصلةً على براءة اختراع، تستخدم مجالًا مغناطيسيًا متذبذبًا لإحداث تأثيرات علاجية. يُنتج جهاز Voyager من EMulate مجالًا واسع النطاق متعدد الترددات، بترددات تصل إلى حوالي 22 كيلوهرتز، يتم الحصول عليه من تسجيلات جزيئات مُختارة. ورغم أن تفاصيل آلية العمل غير معروفة، يُفترض أن التسجيلات تلتقط خصائص الجزيء المُسجل التي تُغير من خصائص الخلية.

السلوك. يخضع جهاز EMulate Voyager حاليًا للاختبارات السريرية على المرضى المصابين بسرطان الدماغ المتقدم، باستخدام مجال مشتق من جزيء باكليتاكسيل.

أُجريت تجارب على دواء فويجر على أكثر من 400 كلب (حيوان أليف) مصاب بأورام خبيثة طبيعية، وذلك تحت إشراف الدكتور جريج أوجيلفي (مركز أنجل كير للسرطان، لوس أنجلوس). أظهرت المراجعة الأولية لأول 200 حيوان أليف استجابات جزئية واستجابات كاملة في أكثر من 20 نوعًا مختلفًا من الأورام. ولم تُلاحظ أي آثار جانبية سامة ذات أهمية سريرية (من الدرجة 3 أو 4).

أظهرت دراسة جدوى أولية نتائج واعدة. بلغ متوسط ​​البقاء على قيد الحياة دون تطور المرض (PFS) في هذه الدراسة 10 أسابيع عند استخدام دواء فويجر وحده، و16 أسبوعًا عند استخدامه مع العلاج القياسي. وللمقارنة، يبلغ متوسط ​​البقاء على قيد الحياة الإجمالي (OS) للأدوية الفعالة في هذا المرض 7.2 أشهر، مما يعني أن فويجر يبدو أنه يُحدث تأثيرًا مشابهًا للعلاج الكيميائي لدى هذه الفئة من المرضى في هذه الدراسة. وعند إضافة فويجر إلى الأدوية الفعالة، يتحسن متوسط ​​البقاء على قيد الحياة الإجمالي (OS) إلى 10 أشهر.

أظهرت بيانات إضافية تغيرات سلوكية لدى الفئران التي تعرضت لمجالات ناتجة عن مواد كيميائية مصممة إما لتحفيز السلوك أو تثبيطه. في ظل ظروف مضبوطة ومُعمّاة، لاحظ مُقيِّم مستقل أن الفئران تتفاعل باستمرار مع المجال المغناطيسي الذي تعرضت له، كما لو أنها ابتلعت المركب المُرتبط به.

ملخص

تشير دراسات متعددة أجريت على أنظمة متنوعة إلى أن المجالات المغناطيسية قادرة على تغيير الوظائف البيولوجية. وتُستخدم حاليًا أجهزة ذات فائدة علاجية في الممارسة السريرية، سواء في الطب البشري أو البيطري. ومن بين استخداماتها السريرية علاج نمو العظام، والتئام الجروح، وآلام التهاب المفاصل، والاكتئاب. ويهدف البحث الحالي إلى فهم أفضل لكيفية تأثير هذه المجالات، مما يتيح خيارات علاجية جديدة وواعدة للعديد من الأمراض، ولدى الباحثين كل الأسباب للتفاؤل بشأن النتائج النهائية.

ترددات الموجات المستخدمة في التقنيات الشائعة

تتمثل المهمة المعلنة للجنة الدولية غير الربحية المعنية بالحماية من الإشعاع غير المؤين (INCIRP) في "حماية الناس والبيئة من الآثار الضارة للإشعاع غير المؤين (NIR)". وهي تنفذ هذه المهمة من خلال تطوير ونشر إرشادات قائمة على العلم لتجنب المخاطر المتعلقة بالآثار البيولوجية وآليات العمل، بالتعاون مع علماء الأحياء وعلماء الأوبئة والأطباء والفيزيائيين والكيميائيين الدوليين.

تركز المبادئ التوجيهية التي وضعتها INCIRP على المجالات الكهرومغناطيسية ذات الترددات الراديوية (RF) من نطاق 100 كيلو هرتز إلى 300 جيجا هرتز، وتغطي تطبيقات متنوعة للغاية.

بدءًا من تقنيات الجيل الخامس، وشبكة الواي فاي، والبلوتوث، والهواتف المحمولة ومحطات البث، وصولًا إلى أفران الميكروويف، والمحامص، وغيرها من التقنيات ذات الإشارة المنخفضة، على غرار ما يستخدمه جهاز Hapbee.

أجرت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع غير المؤين (ICNIRP) تقييماً شاملاً لهذه التقنيات وغيرها، مستخدمةً كميات ودرجات حرارة مختلفة لمراعاة التباين، ولم تجد أي دليل على الإصابة بالسرطان أو العقم أو فرط الحساسية الكهرومغناطيسية أو أي آثار صحية أخرى. وعلى الرغم من أن جهاز هابي (Hapbee) جهاز يُرتدى، إلا أنه يُصدر ترددات منخفضة للغاية لدرجة أن تأثيراته تُشبه تأثير محمصة خبز من مسافة 30 قدماً.

من الإنصاف القول إنه وفقًا لإرشادات اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع غير المؤين، يعتبر جهاز Hapbee جهازًا آمنًا، وليس له أي آثار من أي نوع على البشر أو الكائنات الحية الأخرى.

تطوير الإشارات

يمكن لجهاز قياس المغناطيسية فائق التوصيل (SQUID)، الذي طوره الجيش الأمريكي، اكتشاف التغيرات "الآنية" في البيئة المغناطيسية للجزيئات ذات الأهمية، مثل جزيئات الكافيين وCBD.

طورت شركة EMulate Therapeutics إجراءً متخصصًا يعتمد على التبريد بالهيليوم السائل لإنتاج إشارات مغناطيسية متطابقة، تُستخدم بعد اختبار سلامتها في تجارب سريرية معمّاة مع مجموعة صغيرة من المستخدمين. تساعد هذه التجارب في تحديد الإشارات الأكثر فعالية لتحقيق نتيجة محددة، وبالتالي المضي قدمًا في عملية تطوير جهاز Hapbee.

لتحديد قوة المجال المغناطيسي اللازمة لإحداث الإحساس المطلوب، تُجرى تجارب لاستكشاف نطاق واسع من شدات التحفيز. ورغم اختلاف كل إشارة قليلاً من حيث قوة الخرج، فقد خضعت جميع إشارات هابي لاختبارات صارمة للتأكد من سلامتها، وثبت أنها تندرج ضمن إرشادات التعرض الآمن الصادرة عن اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع غير المؤين (ICNIRP) للمجالات المغناطيسية منخفضة التردد. وقد وُجد أن إشارة هابي النموذجية تُعادل قوة إشارة فرن تحميص الخبز من مسافة 30 قدمًا.

تفاصيل إشارة هابي

• غير مؤين، وغير حراري، وغير جراحي. تزول آثاره بعد 5 دقائق في المتوسط ​​من التوقف عن استخدامه.

• يُنتج مجالات مغناطيسية محددة ودقيقة متغيرة مع الزمن

• يُستخدم المتجه والمدة المناسبان لإنشاء استجابة منفصلة وفريدة لكل إشارة.

البحث وتاريخ التكنولوجيا

لقد ثبت بالفعل أن العلاج بالمجال المغناطيسي، وهو العلم الذي يقف وراء جهاز Hapbee، يعمل في مواقف مختلفة، بدءًا من المساعدة في تسريع التئام العظام المكسورة وحتى علاج الأورام السرطانية؛ في تجربة سريرية للأورام، تبين أن منصة ulRFE (طاقة الترددات الراديوية المنخفضة للغاية) تقلل من حجم ونمو أكثر من 20 نوعًا مختلفًا من الأورام.

بعد أن شهدت شركة هابي فعالية تقنية التحفيز الكهرومغناطيسي فائق التردد (ulRFE) من حيث الأمان والكفاءة، شرعت في إجراء تجارب سريرية باستخدام تقنية جهاز التداخل الكمي فائق التوصيل (SQUID) التي طورتها القوات المسلحة الأمريكية لتسجيل الموجات المغناطيسية المنبعثة من مواد وأدوية شائعة الاستخدام، ثم إعادة إنتاجها بدقة في جهاز قابل للارتداء. وكانت النتائج الأولية مذهلة؛ فباستخدام المحاكاة، تبين أن التأثيرات متشابهة إلى حد كبير، بدءًا من تسكين الألم ووصولًا إلى مضادات الاكتئاب والكافيين ومساعدات النوم، ولكن دون الآثار الجانبية المصاحبة عادةً للعديد منها.

حول هابي

هابي هي شركة رائدة في مجال توفير منصات تكنولوجيا الصحة القابلة للارتداء، تهدف إلى مساعدة الناس على تحسين صحتهم العامة وتعزيز شعورهم بالراحة. ابتكرت الشركة طوق الرأس هابي، الذي يعمل بتقنية طاقة الترددات الراديوية المنخفضة للغاية (ulRFE®) الحاصلة على براءة اختراع، والذي يُصدر مزيجًا من الإشارات الكهرومغناطيسية منخفضة الطاقة، مصممة لتحسين نوم المستخدمين وإنتاجيتهم وتعافيهم واسترخائهم. ولدى هابي مكاتب في مونتريال وفانكوفر وسياتل ولوس أنجلوس.