CITAZIONE
Nel corso degli anni ’50 si affermò ciò che in letteratura è definito il “modello termico”. Gli elementi fondamentali del modello, tuttora considerato valido da una parte della comunità scientifica, erano:
1) l’unico modo di influenza biologica dell’energia elettromagnetica su di un organismo vivente è mediante il sovraccarico del suo sistema di termoregolazione;
2) l’azione di un campo a microonde pulsato, oppure ad onda continua, era equivalente, ovvero la presenza della modulazione era considerata ininfluente;
3) un campo di bassa intensità (< 100 V/m) non è in grado di influenzare il sistema nervoso.
Ricerche svolte a partire dalla fine degli anni ’60 ben presto confutarono sperimentalmente queste affermazioni.
Nel 1968 si scoprì che campi ELF di debole intensità (5-15 Hz, 2-10 V/m) erano in grado di modificare il tempo di reazione di soggetti umani. Un ciclo di esperimenti effettuati nel periodo 1970-1976 con scimmie rivelò che campi ELF (7-75 Hz, 1-100 V/m) determinavano cambiamenti nel tempo di reazione e nell’EEG (Elettroencefalogramma) dei primati.
Nel 1974 W. Ross Adey, uno dei ricercatori più autorevoli a livello mondiale per il suo lavoro all’avanguardia nel campo della neuroscienza, analizzò in vitro il flusso dello ione calcio nel cervello di pulcino esposto ad un campo elettrico sinusoidale (5-56 V/m). Gli esperimenti indicavano una variazione significativa dell’efflusso di calcio solamente per determinate frequenze (6 e 16 Hz) e per particolari valori del campo (10 e 56 V/m).
L’effetto di non linearità, denominato “a finestra”, divenne ancora più evidente quando furono utilizzati campi di alta frequenza (147 e 450 MHz), modulati con segnali di bassa frequenza (1-30 Hz). L’effetto “finestra” presentava un andamento a campana, con il picco di massimo efflusso dello ione calcio per frequenza di modulazione di 16 Hz e per densità di potenza dell’onda incidente di 10-20 W/m2. L’effetto non si manifestava applicando campi di alta frequenza non modulati (ad onda continua).
Negli anni ’80 l’effetto finestra fu confermato con esperimenti riguardanti l’esposizione in vivo della corteccia cerebrale intatta di gatto e in vitro delle fibre nervose terminali del cervello di ratto.
Altri gruppi di ricerca, in differenti località geografiche, replicarono l’esperimento di Adey, confermandolo; vi era, tuttavia, disaccordo sulla finestra di frequenza, che differiva in valore.
La questione fu brillantemente risolta da Carl F. Blackman, dell’EPA (Environmental Protection Agency), il quale pervenne nel 1982 alle seguenti conclusioni:
- nel rilascio degli ioni calcio del tessuto cerebrale dei pulcini è implicata la debolissima componente magnetica del campo elettrico (usato singolarmente, o come segnale modulante) nell’intervallo di frequenza ELF;
- le finestre in frequenza che determinano la risposta biologica dipendono dall’intensità del campo geomagnetico locale statico.
Ad esempio, un campo magnetico sinusoidale (Bac) di frequenza 16 Hz era efficace nel determinare un aumento dell’efflusso di ioni calcio, presentando due finestre con valore dell’induzione magnetica Bac rispettivamente di 0,01 e 0,1 mT solamente se l’intensità del campo geomagnetico statico B0 era uguale a 38 mT, ma inefficace se l’intensità del campo geomagnetico era ridotta a 19 mT.
Gli esperimenti di laboratorio permisero di determinare una relazione che legava la frequenza del campo magnetico alternato con la cosiddetta “frequenza di ciclotrone” fc dello ione calcio, ovvero (1) fc = q×B0/2pm [Hz] in cui q e m sono rispettivamente la carica e la massa dello ione calcio, e B0 è l’intensità del campo geomagnetico statico.
Nel periodo 1990-1996 furono effettuate 25 ricerche sperimentali sull’argomento, le quali indicavano che per alcuni tipi di cellule, in determinate condizioni di ampiezza e di frequenza dei campi elettromagnetici applicati, era alterato il comportamento dello ione
calcio libero della cellula.
Negli anni ’80 e ’90 altri esperimenti evidenziarono importanti effetti non termici dei campi elettromagnetici; tra i più significativi:
- gli accurati studi di W. Grundler che, con debolissimi fasci di microonde, energia 200 volte inferiore al rumore termico presente nel sistema biologico, modificava il tasso di crescita di cellule di lievito;
- gli studi del Premio Nobel J. Delgado sulle malformazioni negli embrioni di pollo, conseguenza dell’esposizione a campi magnetici di intensità 0,2-0,4 mT.
L’insieme degli studi sugli effetti di deboli campi e sul fenomeno finestra sono stati contestati da una parte del mondo scientifico; le principali argomentazioni alla base delle critiche sono le seguenti:
- si tratta di artefatti sperimentali;
- il fenomeno è ancora controverso, poiché non sempre riproducibile;
- l’effetto è impossibile, poiché il “rumore termico” presente nel sistema biologico è maggiore dell’intensità del campo.
Mikhail N. Zhadin e Vadim V. Novikov, del Laboratory of Neurocybernetics of Cell Biophysic, Pushchino, Russia, pensarono di superare i problemi connessi alla difficile riproducibilità degli esperimenti legati all’azione combinata del campo magnetico statico e di quello alternato, servendosi di un sistema non biologico molto semplice e di un apparato sperimentale facilmente riproducibile.
Una prima serie di esperimenti fu effettuata, presumibilmente, nel periodo 1992-93 e pubblicata nel 1994 su una rivista russa (V.V. Novikov e M.N. Zhadin, 1994). Si impiegarono soluzioni acquose di aminoacidi (acido glutammico, asparagina, arginina o tirosina), in cui, mediante una tensione continua ed il processo di elettrolisi era fatta scorrere una corrente ionica. Alla soluzione erano applicati simultaneamente un campo
magnetico statico B0 uguale a 25 ? T, confrontabile con il campo geomagnetico, ed un campo alternato Bac, parallelo al precedente, con frequenza variata nell’intervallo 0,1-40 Hz; la corrente ionica nella soluzione era rilevata in funzione della frequenza del campo
magnetico alternato.
Si osservarono impulsi di corrente netti e ben definiti in corrispondenza della cosiddetta “frequenza di ciclotrone” per le molecole ionizzate dei vari aminoacidi; l’effetto, tuttavia, non si manifestava quando i due campi magnetici erano ortogonali tra loro, oppure in assenza del campo statico. Il fenomeno era osservabile per un’ampiezza debolissima del campo magnetico variabile (Bac ? 0,05 ? T) e svaniva per valori del campo relativamente maggiori, ovvero oltre 5 ? T.
Zhadin e Novikov, per accreditare la loro scoperta a livello internazionale, effettuarono una seconda serie di esperimenti presumibilmente nel 1993 in collaborazione con Frank S. Barnes e Nicholas F. Pergola, del Department of Electrical and Computer Engineering, University of Colorado, Boulder, Colorado (M.N. Zhadin ed altri, 1998).
Nella prima serie di prove l’ampiezza del campo magnetico alternato è mantenuta costante, al valore di Bac = 0,025 ? T), per valori fissati del campo magnetico statico (B0 = 20, 30, 40 ? T); la frequenza del campo magnetico alternato era variata tra 1 e 10 Hz, con velocità di variazione 0,05 Hz/s.
Furono osservati sperimentalmente alcuni impulsi di corrente, rispetto alla corrente stabile, per frequenze del campo magnetico alternato corrispondenti alla frequenza di ciclotrone fc dello ione acido glutammico.
Nella seconda serie di prove il campo magnetico statico è stato mantenuto costante, ovvero B0 = 40 ? T, e quello variabile Bac assumeva i valori di 0,01 ? T, 0,02 ? T, 0,04 ? T, 0,08 ? T. I due campi erano sempre paralleli tra loro e la frequenza del campo alternato è stata variata tra 1 e 10 Hz; furono rilevati impulsi di corrente più ampi per i valori di 0,02 ? T e 0,04 ? T.
I dati confermavano ed approfondivano la prima serie di esperimenti ed i ricercatori russi ed americani inviarono insieme il 11 luglio 1994 alla rivista internazionale di riferimento per il settore, Bioelectromagnetics, il manoscritto, per sottoporlo ai revisori; fu necessario quasi un anno per apportare le modifiche richieste dai revisori stessi, ed infine il 22 aprile 1995 fu accettato l’articolo in versione definitiva.