بیوالکتریسیته، شاخه ای که به طب فیزیکی می رسد

درمان بسیاری از بیماری‌ها به وسیله برخی از الگوهای خاص درمانی انجام می‌پذیرد که ریشه در طب باستان دارد. این الگوهای درمانی به عنوان طب جایگزینAlternative medicine)‎‏) هستند که از آن در مواردی که طب نوین در درمان مستاصل می‌شود استفاده می‌شود.
اثرات درمانی ناشی ازروش های طب فیزیکی که با استانداردهای اثرات درمانی حرارت، صدا، تحریک الکتریکی اعصاب و عضلات، انواع ماساژها، رفلکسوپاتی، طب سوزنی و سایر موارد مشابه بر روی بیماری‌های غیرقابل درمانی از قبیل دردهای مزمن (سردردها، کمردردها، دردهای عضلانی و...) درد مایوفاسیال، خستگی مزمن و الگوهای دردی که با آناتومی اعصاب هماهنگی ندارد.
درمان با الکتریسیته به زمان پزشکان یونان باستان بر می‌گردد که از مارماهی برای درمان بیماران صعب‌العلاج خود استفاده می‌کردند.
با ساخت اولین دستگاه توسط گالوانی الکتروتراپی مدرن شروع و بشر توانست برای درمان بسیاری از بیماری‌های عصبی و عضلانی نظیر درد، تورم، کاهش التهاب، انتقال دارو به داخل بدن، تقویت عضلات، رفع ناتوانی ناشی از فلج عضلات، رشد عصب، کنترل بی اختیاری ادرار، ناتوانی جنسی، عوارض ناشی از درمان های جراحی، اسکولیوز، ناتوانی تنفسی ناشی از ضعف عضلات، اندام های مصنوعی الکتریکی و سایر موارد مشابه از طریق تحریک عصب و عضله اقدام کند.
جالب اینکه توضیح خاصی بر چگونگی اثرات درمانی این روش ها به لحاظ علمی وجود نداشت. اندازه گیری دقیق خصوصیات سلولی نقطه آغازین بیوالکتریسیته و کشف این علم بود و این معما حل شد. بیوالکتریسیته شاخه ای نوپا از طب الکترومغناطیس است و این طب نیز قسمتی مهم از یکی از تخصص های پزشکی مدرن به نام طب فیزیکی را تشکیل می‌دهد. در طب فیزیکی علاوه بر درمان های معمول این رشته از انواع انرژی مانند : نور، صوت، حرارت، مغناطیس و الکتریسیته با استانداردهای مشخص برای درمان بیماری‌ها استفاده می‌شود.
با کشف بیوالکتریسیته مشخص شد که تمامی سلول‌های غیر عضلانی و عصبی دارای یک پتانسیل الکتریکی ثابت هستند که مقدار الگوی آن در هنگام بیماری و در هنگام سلامتی کاملا متفاوت است. این سیستم الکتریکی دارای یک میدان الکتریکی است که از طریق یک سیستم ارتباطی الکتریکی مجزا ولی در ارتباط با سیستم های عصبی، هورمونی و خونی است و تحت کنترل و نظارت است که بسیاری از عوامل درونی و برونی بر آن تاثیر گذارند.
در سیستم بیوالکتریسیته که واحد آن سلول است، سلول به عنوان ژنراتور الکتریکی عمل می‌کند که می‌تواند دو نوع الکتریسیته مشتمل بر پتانسیل فعالیت و پتانسیل ساکن را ایجاد کند. این اختلاف پتانسیل می‌تواند یک میدان الکتریکی در اطراف سلول ایجاد کند. به‌علاوه جریان الکتریکی در سر راه خود با بافت هایی که خاصیت مقاومتی و خازنی دارند بر خورد دارد.
میدان الکتریکی حاصله توسط یک سلول با تاثیر بر سلول های مجاور و نهایتا کل بدن ایجاد یک میدان الکتریکی می‌کند. سلول ها که در واقع جزء اصلی سیستم بیوالکتریسیته هستند اندازه ای در حدود ۱۰ تا ۶۰ میکرومتر دارند. در مقایسه این سیستم با الکترونیک ساخته دست بشر می‌توان گفت در سیستم های الکترونیکی الکترون جابجا می‌شود اما در بیوالکتریسیته یون ها و اتم های دارای بار الکتریکی جابجا می‌شوند که بسیار بزرگتر و سنگین‌تر است.
سیستم بیوالکتریسیته سیستمی مرطوب است و در محیط هدایتی نمکی فعالیت می‌کند و در واقع مولکول های آب که اطراف یون ها را احاطه کرده‌اند خود به اندازه و وزن آنها می‌افزایند و فقط با عبور از کانال های غشاء سلول این مولکول های آب از آنها جدا می‌شوند. ‏
‏ وجود بافت ها با خصوصیات امپدانسی و خازنی متفاوت از سرعت هدایت در این سیستم می‌کاهد و در نتیجه سرعت هدایت جریان الکتریسیته در بیوالکتریسیته بسیار کمتر از سیستم های الکترونیکی است. در بیوالکتریسیته توقف وجود ندارد، سلول مجبور است حتی در طی استراحت با جابجا کردن مداوم یون‌ها و اتمها این اختلاف پتانسیل را حفظ کند تا از نشت و خروج شارژهای الکتریکی درون سلول ممانعت به‌عمل آورد. این فعالیت حدود شصت درصد فعالیت متابولیسمی و انرژی تولیدی توسط سلول را به‌خود اختصاص می‌دهد. اگر این فعالیت برای لحظه ای متوقف شود سلول خواهد مرد.
یک سیستم بیوالکتریسیته مشتمل بر غشاء سلولی، پمپ های یونی، کانال های انتشار یونی و نهایتا پلاریته‌ها است. ‏
غشاء سلولی که به عنوان صفحات خازنی عمل می‌کند دارای ضخامتی معادل ۵ تا ۵/۷ نانومتر هستند که از مولکول های پروتئولیپیدی در دو لایه تشکیل شده است. انتهای لیپیدی قسمت مرکزی را تشکیل می‌دهد. این غشاء و نسبت به عبور الکتریسیته مقاوم است. هر سلول با توجه به عملکرد خود اختلاف پتانسیل از ۱۰ تا ۲۰۰ میلی ولت را می‌تواند ایجاد کند.
برای مثال اگر اختلاف پتانسیل را ۱۰۰ میلی ولت و قطر غشاء را ۵ نانومتر در نظر بگیریم در هر میلی متر غشاء ولتاژی معادل ۳۰۰۰۰ ولت برقرار است. ولتاژی که بسیاری از عایق های ساخت بشر نمی تواند در برابر آن مقاومت کند. پمپ ها و کانال‌های یونی هر کدام برحسب ولتاژ و اندازه خود اجازه عبور مواد با پلاریته و اندازه خاص خود را می‌دهند.
در بیوالکتریسیته دو خاصیت به نام های پیزوالکتریک و پیزوالکتریک معکوس مطرح می‌شود. در پیزوالکتریک تغییر شکل و وارد آمدن استرس های مکانیکی می‌تواند منجر به تغییر خصوصیت الکتریکی سلول و بافت شود. در پیزوالکتریک معکوس ارائه جریان الکتریکی می‌تواند منجر به تغییر شکل سلول شود.
به طور کلی در درون سلول های بدن مواد از لحاظ پلاریته دارای سه نوع خصوصیت هستند :
۱) تک قطبی
۲) دو قطبی
۳) خنثی
چنانچه این مواد در مجاورت یک میدان الکتریکی قرار گیرند هر کدام به شکلی واکنش نشان می‌دهند یعنی مولکول های تک قطبی به سمت قطب مخالف حرکت می‌کنند و دو قطبی‌ها در سمتی قرار می‌گیرند که به سمت قطب های ناهمنام باشند و در غیر قطبی‌ها هم به جز لرزشی اندک تغییری ایجاد نمی‌شود، حال اگر این میدان متغیر باشد یعنی جای قطب های منفی و مثبت تغییر کند مولکول های دوقطبی شروع به چرخش می‌کند..
بافت های همبند موجود در لیگامنت، تاندون، غضروف و استخوان خصوصیات پیزوالکتریک دارند، که میزان پتانسیل در هر نقطه از این بافت ها متناسب با استرس مکانیکی وارده بر آن نقطه است و با تغییر میزان و جهت این استرس مکانیکی خصوصیات الکتریکی این مناطق نیز تغییر می‌کند.
این پتانسیل از ۱۰ تا ۱۵۰ میلی ولت متغیر است. در اینجا در واقع هر سلول هنگامی که در معرض استرس مکانیکی قرار می‌گیرد تغییر پتانسیل می‌دهد و آنچه که اندازه‌گیری شده است در واقع اثر تجمعی اختلاف پتانسیل سلول های مجاور است. سطحی که تحت کشش قرار می‌گیرد دارای بار مثبت و سطحی که تحت فشار قرار می‌گیرد دارای بار منفی تری می‌شود. در واقع جریان الکتریکی حاصله نحوه قرارگیری سلول ها و تعداد آنها را تعیین می‌کند.
این پتانسیل ها به دنبال خود تغییر در متابولیسم و تعیین سرعت تکثیر سلولی را به دنبال دارد لذا تاندون ها، عضلات و استخوان‌ها بر اساس نیروی مکانیکی وارد بر آن نقطه تقویت و یا تضعیف می‌شوند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که فعالیت پروتئین ها متاثر از تغییر شکل و بار الکتریکی مجاور آنها است. لذا بیوالکتریسیته از خارج از طریق تغییر شکل پروتئین و تغییر محیط الکتریکی اطراف آن می‌تواند بر فعالیت پروتئین ها اثر بگذارد.‏
پروتئین ها را شاید بتوان یکی از مهم ترین اجزای بیولوژیک خواند. شکل فضایی پروتئین اهمیت بسیار زیادی در فعالیت بیولوژیک آن ایفا می‌کند به عنوان مثال فعالیت بسیاری از آنزیم ها و نحوه اتصال آنها به گیرنده‌هایشان تابع شکل آنها است.
الکتریسیته موجب تغییر شکل کانال های غشاء وابسته به ولتاژ است. تغییر شکل پروتئین ها در اثر تماس با میدان الکتریکی می‌تواند میزان نفوذپذیری غشاء را افزایش و یا کاهش دهد. افزایش این مقدار به عنوان مثال باعث افزایش نفوذپذیری کلسیم گشته و موجب تسریع سنتز ‏DNA‏ و بسیاری از فرا یندهای داخل سلولی شود. کاهش نفوذپذیری و در واقع ترمیم غشاء در اثر تماس با الکتریسیته مانع از خروج مواد التهابی می‌شود که هر کدام از موارد ذکر شده فوق روشی برای درمان بر حسب مورد است.‏
نکته جالب دیگر این است که سلول ها فرکانس خاصی را شناسائی و تقویت می‌کنند یعنی در یک فرکانس به رزونانس در می‌آیند که به فرکانس استوکاستیک معروف است اگر این فرکانس رزونانس همان فرکانسی باشد که می‌تواند خصوصیات پروتئینی غشاء را کنترل کند سلول به آن پاسخ می‌دهد.
در ادامه بررسی‌ها مشخص شد که بیوفوتون های خارج شده از بدن بعد از تماس با منابع تولیدکننده انرژی مانند لیزر و غیره کاملا همدوس است به عنوان مثال لیزر در طول موج ‏‎۶۳۳nm‎‏ در سطح متیوکندری و در طول موج ‏‎۹۶۵nm‎‏ بر روی سیتوکروم ها اثر می‌کند. اشعه ماوراء بنفش در فرکانس خاصی سرطان ایجاد می‌کند و در طول موج دیگر فقط آفتاب سوختگی می‌دهد و نهایتا اینکه هر کلاس از پروتئین ها به میدان الکتریکی خاصی با نوسان مشخص پاسخ می‌دهند.
یکی از مسایل مهم در مورد بیوالکتریسیته نحوه ارتباط میدان الکتریکی سلول ها با یکدیگر و با کل بدن است. یافته های موجود نشان می‌دهد که با قطع عصب پتانسیل الکتریکی پوست از بین نمی رود لذا اعصاب نمی توانند عامل انتقال باشد.
ولی در اطراف بدن میدانی وجود دارد که این میدان خطوط خاص و ایزوالکتریکی وجود دارد و سر پلکسوس های براکیال و لومبوساکرال و نخاع نسبت به سطوح خارجی دارای بار مثبت هستند و هرچه به سمت محیط برویم منفی می‌شود. بسیاری از نقاطی که به نقاط طب سوزنی شناخته می‌شوند بر روی این خطوط واقعند که دارای امپدانس کمتری دارند.
علاوه بر این نقاط، نقاط دیگری نیز وجود دارند که دارای پتانسیل ثابت الکتریکی هستند و از نقاط مجاور خود مجزا هستند لذا چنانچه این الگوی میدانی الکترومغناطیسی به دنبال صدمات موضعی، تروما، زخم و بیماری تغییر کند یک سیگنال الکتریکی ایجاد می‌شود که در واقع نقطه شروع فرایند ترمیمی در تصحیح و بر قراری مجدد این سیستم است. مناطقی که دارای فعالیت متابولیک بالا هستند دارای بار منفی و بر عکس با کاهش فعالیت متابولیک پتانسیل الکتریکی مثبت تر شده است. با ایجاد زخم نیز بار الکتریکی به سرعت تغییر می‌کند. ‏
در آخرین فرضیه بدن به عنوان یک مدار الکتریکی فرض شده است که در آن، مناطقی که دارای بافت همبند هستند به عنوان عایق عمل کرده و در مجاورت آنها مایع میان بافتی جریان الکتریکی را منتقل می‌کند. در این تئوری عروق خونی دارای پتانسیل صفر هستند.
به نظر می‌رسد یکی از مناطقی که اطلاعات حاصله از بیوالکتریسیته را شناسائی و ارزیابی می‌کند نوروماتریکس است که سیستمی در داخل مغز است که محدود به منطقه خاصی از آن نیست. در این مناطق اطلاعات واصله از طریق سیستم های عصبی، هورمونی و الکتریکی جمع آوری و تصویری از بدن ارائه می‌شود که قطع جریان به این سیستم می‌تواند منجر به درد شود.

سید محمدرضا فاطمی
مرجع:‏
‎ APS therapy‎‏ دکتر امیر حسین افشانی، دکتر امیر معیار نعیمی، دکتر آرش افشار پاد

منبع : مجله مهندسی پزشکی و تجهیزات آزمایشگاهی