Sunt răspunsurile la stres la furtunile geomagnetice mediate de sistemul de busolă criptocrom
Abstract
1. Introducere
(a) Navigația geomagnetică la animale
(b) Magnetodetecția pe bază de criptocrom
(c) Un magnetosens uman?
(d) Furtuni geomagnetice
GMF are o intensitate maximă a câmpului de aproximativ 70 µT la polii geografici (unde câmpul este aproape vertical) la mai puțin de 30 µT la ecuatorul geomagnetic (unde câmpul este paralel cu câmpia terestră). Ejecțiile de masă coronară pot fi direcționate ocazional spre Pământ. Acestea pot furniza ionosferei un număr mare de ioni cu energie ridicată, care sunt suficiente pentru a provoca modificări relativ minore ale puterii și direcției câmpului magnetic. Astfel de evenimente sunt denumite „furtuni geomagnetice” (AGA). Aceste tulburări globale pot dura de la câteva ore până la zile, literatura de specialitate definind în general o furtună geomagnetică ca implicând modificări medii planetare de 24 de ore la GMF de la aproximativ 30 nT [15-17]. Astfel de furtuni apar în medie o dată la 10 zile sau cam așa ceva, dar nu apar cu o distribuție uniformă. În schimb, activitatea solară relevă o serie de oscilații cvasi-periodice, dintre care cea mai proeminentă este ciclul solar de aproximativ 11,5 ani. Mai mult, GMS tind să fie mai frecvente la echinocți și mai extreme la latitudini mai mari [18,19].
(e) Furtuni geomagnetice și sănătatea umană
Un corp larg, complex și adesea controversat al literaturii a legat activitatea geomagnetică crescută (GMA) cu o serie de rezultate psihologice, neurologice, cardiovasculare (CV), imunologice și comportamentale (vezi materialul suplimentar electronic, tabel). Rădăcinile acestei literaturi [20] se află în știința biologică rusă, unde studiile au dezvăluit o serie de asociații de sănătate ale AGA de diferite forțe și reproductibilitate, multe dintre aceste asociații fiind cercetate de atunci în literatura occidentală [19]. Datorită constrângerilor de spațiu, dovezile selectate pentru constatările cheie sunt prezentate mai jos. Cu toate acestea, tabelul cu materiale suplimentare electronice include o listă detaliată de referință.
În timp ce studiile occidentale timpurii despre sistemul CV au fost controversate, cu unele rezultate negative notabile [21] și o retragere [22], studii ulterioare au relevat asocieri pozitive ale SMG cu infarct miocardic, accident vascular cerebral, tensiune arterială, fluxul sanguin capilar și o corelație inversă cu variabilitatea ritmului cardiac (HRV) [18,19,23,24]. Un studiu a observat că în anii de activitate maximă a SMG, pacienții internați pentru infarct miocardic au crescut cu 25% [25]; alte studii au raportat o relație similară, reprezentând o creștere cu 5% a mortalității în anii solari maximi [26]. Mai mult, aceste studii epidemiologice sunt susținute de dovezi provenite atât din studii fiziologice umane [27,28], cât și animale [29,30] care relevă modificări ale tensiunii arteriale și ale HRV în raport cu perturbările geomagnetice.
În ceea ce privește literatura psihiatrică, au fost relevate asociații între GMA și spitalizări crescute pentru depresie [31] și apeluri de ambulanță pentru tulburări mentale în general [32], un studiu bine citat raportând o creștere de 36% a internărilor în spitale pentru bărbații cu diagnostic de depresie în perioadele de GMA ridicată [31]. Cu toate acestea, astfel de descoperiri psihiatrice nu au fost întotdeauna repetate și rămân oarecum controversate (a se vedea materialul suplimentar electronic, tabelul și [18,19] pentru discuție).
Asocierile au fost, de asemenea, demonstrate în studii de sănătate mai largi, corelând GMA cu numărul total de decese [33]. De asemenea, au fost raportate corelații între ciclurile solare și longevitate [34], deși astfel de constatări rămân echivoce [35]. O serie suplimentară de studii au relevat asocieri între ciclul solar și pandemiile de gripă [36], iar o relație similară a fost raportată recent cu infecțiile cu papilomavirus [37]. Au fost observate, de asemenea, relații între GMA și sindromul morții subite ale sugarului [38] și epilepsie [39].
Una dintre puținele mari revizuiri din literatura de specialitate despre GMS a ajuns la concluzia clară că GMA are un efect asupra sănătății CV-ului uman și concluzia mai puțin sigură că poate exista o asociere între GMA și admiterile pentru boli mintale [18]. O revizuire a vastei literaturi magnetobiologice rusești a concluzionat că „totalitatea materiei descrise aici susține puternic ipoteza că perturbările GMF sunt corelate cu condiția generală a omului” [19]. Asocierile GMA cu anumiți parametri - în special, sistemul CV și suprimarea melatoninei - sunt acum atât de puternic reproduse încât asociațiile în sine nu sunt neapărat subiect de controversă. Mai degrabă, întrebarea fundamentală se referă acum la cauzalitate versus corelație. Cu toate acestea, factorii de confuzie evidenți - sezonalitate și latitudine - sunt deseori controlați, iar rezultatele au fost adesea confirmate în diferite studii fiziologice umane și animale, atât în timpul GMS, cât și folosind câmpuri magnetice aplicate cu rezistența Pământului (material suplimentar electronic, tabel). Prin urmare, s-a aplicat o considerație serioasă unei baze biologice raționale pentru aceste asociații.
(f) Ipoteza melatoninei furtunilor geomagnetice
Un mecanism plauzibil de acțiune biologică a AGA a confundat științele biologice de zeci de ani - unul dintre principalele motive pentru care constatările de mai sus sunt adesea tratate cu prudență. Când se caută explicații raționale pentru etiologia GMS, o caracteristică izbitoare este magnitudinea lor mică - doar 0,1% sau mai puțin din fondul GMF, cu modificări direcționale tipice ale câmpului o fracțiune de grad. Acest lucru pune o problemă semnificativă atunci când se iau în considerare mecanisme biofizice plauzibile. În timp ce au fost propuse numeroase modele (a se vedea [18,19,40] pentru discuție), cele mai multe rămân neclare și nefondate de dovezi. Cu toate acestea, o serie de ipoteze care susțin un rol pentru melatonină și sistemul circadian au câștigat cel mai răspândit sprijin [15,16,18,31,38,39,41,42].