Estudios del comportamiento
Algunos experimentos llevados a cabo con pájaros parecen indicar que poseen la capacidad de orientarse con respecto a un campo magnético. En estos experimentos, el campo magnético terrestre se anula o se invierte mediante un par de bobinas de Helmholtz que son dos bobinas circulares de radio a separados una distancia d, tal como se muestra (fig. 1).Este dispositivo produce un campo magnético prácticamente uniforme en las proximidades del punto O, equidistante de ambas bobinas. Si la distancia d entre las bobinas es igual al diámetro 2a de dichas bobinas, el campo magnético en O es
fig.1
Donde I es la intensidad de la corriente que circula por las bobinas y n es el número de espiras de cada una de tales bobinas.
En uno de estos experimentos (Wiltschko 1972) fueron capturadas aves migratorias y colocadas en jaulas. Estando en las jaulas todavía tendían por regla general a orientarse en la dirección de su vuelo migratorio, pero cuando se les colocaron grandes bobinas a cada lado de la jaula para cambiar la dirección del campo magnético las aves cambiaron su dirección de orientación.
Para entender completamente el problema de la orientación con respecto a un campo magnético, es importante comprender que el campo magnético no es una magnitud propiamente vectorial, con modulo y dirección, sino que es un pseudovector, que tiene modulo y línea de acción a lo largo de una línea sin una dirección determinada. Por ejemplo el campo magnético en el centro de la espira circular de la figura 2
Fig. 2
Es perpendicular a la bobina, pero la dirección de dicha línea se asigna puramente por convención mediante la regla de la mano derecha y no es una propiedad intrínseca del campo. Así, un pájaro con una brújula podría determinar la línea norte sur por la orientación de la aguja con respecto al campo magnético terrestre, pero no podría distinguir el norte del sur. Los seres humanos son capaces de hacer esta distinción una vez que han determinado el norte sin una brújula y pintando luego con un color diferente el brazo norte y el brazo sur de la aguja.
¿Cómo sabían entonces los pájaros de la jaula que la dirección del campo había sido invertida si dicho campo no tenia realmente una dirección intrínseca?
El campo magnético terrestre B, en las latitudes medias tienen un modulo de 0,5 G aproximadamente y esta alo largo de una línea norte sur que forma 70° con la horizontal (fig. 3a)
En el hemisferio norte, estas líneas se inclinan hacia abajo en la dirección norte. Los experimentos de Wiltschko y Wiltschko indican que los pájaros se sirven de este detalle para distinguir el norte del sur
Utilizando las bobinas de helmholtz pueden invertir por separado las componentes vertical y horizontal del campo magnético del interior de la jaula, dando lugar a las 4 situaciones que se muestran en la fig.3 Como B es un pseudovector las puntas de las flechas de la fig. 3 solo son convencionales y por consiguiente los campos de las figuras a y d Son físicamente equivalentes. En efecto se ha comprobado experimentalmente que los pájaros se orientan hacia el norte con el campo magnético terrestre (fig. 3a) se siguen orientando hacia el norte cuando se invierten ambas componentes del campo (fig. 3d) sin embargo cuando solo se invierten una de las componentes (fig.3 c y b) los pájaros se orientan hacia el sur. Para un petirrojo europeo al menos el norte es la dirección en la que el campo magnético se inclina hacia el suelo
El efecto de los campos magnéticos en la orientación de las palomas migratorias se ha investigado fijando unas bobinas de helmholtz en el cuello y la cabeza de estas aves fig… (walcott 1974 , walcott y green 1974 ) la corriente eléctrica que pasa por las bobinas es suministrada por una batería de poco peso atada a la espalda de las palomas. Las bobinas producen predominantemente un campo vertical que tanto puede ser paralelo como antiparalelo ala componente vertical del campo magnético terrestre dependiendo de la dirección de la corriente. Cuando el campo de las bobinas es paralelo, el campo total en el interior de la cabeza de las palomas es como el campo de la fig… y las palomas vuelan hacia su destino en la forma habitual incluso con cielo nublado. Cuando el campo de las bobinas es anti paralelo, el campo total en el interior de la cabeza de las palomas es como el de la fig….. y las palomas siguen su destino habitual mientras el sol es visible, pero invierten el sentido de su vuelo cuando el cielo se nubla.
La conclusión de estos experimentos es que las palomas migratorias así como las abejas utilizan para orientarse el sol mientras es visible pero se sirven del campo magnético terrestre cuando no pueden ver el sol. Así como el petirrojo europeo la paloma migratoria parece utilizar la inclinación del campo magnético terrestre para distinguir el norte del sur
Bases fisiológicas del Biomagnetismo
El sentido magnético de los pájaros no se ha asociado por ahora a ningún tipo concreto de órganos o de células. De hecho sin el uso de un material ferromagnetico no hay explicación satisfactoria de cómo los pájaros pueden detectar un campo magnético. La fuerza magnética sobre las corrientes eléctricas de las neuronas parece demasiado pequeña para que pueda ser detectada así como la FEM inducida cuando un pájaro vuela en presencia de un campo magnético.
La posibilidad de una base ferromagnetica para el sentido magnético ha de considerarse, por lo tanto seriamente, y mas aun en vista del descubrimiento reciente de magnetotaxia en cierta bacteria marina (blakemore 1975). En el microscopio de contraste de fases se observa que estas bacterias emigran hacia el lado norte de la muestra , a no ser que se invierta el campo magnético, en cuyo caso emigran en sentido opuesto. En el microscopio electrónico se va que cada bacteria contiene dos cadenas de partículas cristalinas opacas fig. 4 que según los datos de la espectroscopia con rayos X contiene un alto porcentaje de hierro. A pesar de que ciertamente es plausible que estas partículas sean la base de la magnetotaxia, no explican por si solas como un organismo tan simple puede distinguir un sentido del campo magnético de su sentido opuesto.
El campo biomagnetismo ha hecho un rápido progreso en los años recientes, pero plantea todavía más preguntas que respuestas.
Fig. 4
Campo Magnéticos del cuerpo Humano
La actividad eléctrica de los nervios y los músculos origina corrientes eléctricas en el cuerpo humano . en los sitios en que estas corrientes llegan a la superficie del cuerpo producen diferencias de potencial que puedan medirse mediante electrodos aplicados a la piel. Un electrocardiograma (ECG) es la representación grafica en función del tiempo de la diferencia de potencial producida por el corazón y en electroencefalograma (EEG) es la representación grafica en función del tiempo de la diferencia de potencial producida por el cerebro. El ECG es un instrumento indispensable para la detección de las enfermedades del corazón asi como el EEG es muy útil para la detección de algunos trastornos cerebrales.
El problema de las medidas eléctricas de este tipo, sin embargo es que los potenciales de la superficie se relacionan solo de una manera indirecta con la actividad eléctrica de un órgano interno. Ello se debe a que la piel conduce tan mal la electricidad que solo una pequeña fracción de la corriente generada por el órgano alcanza la superficie. Para poder estudiar mas directamente la corriente de los órganos, se han desarrollado recientemente instrumentos que pueden detectar el campo magnético producido por dichas corrientes (cohen 1975).
La corriente relativamente intensa del corazón produce en el pecho un campo magnético de aproximadamente unos ……… y las corrientes algo menos intensas del cerebro producen en las proximidades de la cabeza un campo magnético de unos ……. Estos son tan débiles comparados con el de la tierra (0,5 G) o incluso con los campos producidos por las corrientes de la instalación eléctrica de un edificio (5x10-4 G) que se necesitan técnicas especiales para poderlos detectar.
Una de estas técnicas es colocar al paciente en una habitación aislada de los campos magneticos externos mediante paredes de hierro. Una segunda técnica consiste en medir la diferencia entre los campos magneticos en dos puntos próximos al cuerpo. Los campos de fuentes distantes serán esencialmente los mismos en ambos puntos por lo cual se anularan al restarle ambos campos, mientras que el campo del cuerpo que varia considerablemente de un punto al otro en las proximidades del cuerpo, no se anularan en dicha sustracción. una tercera técnica aprovecha la circunstancia de que la mayor parte del campo de fondo es constante con el tiempo, por lo cual se distingue fácilmente la señal del cuerpo que varia rápidamente con el tiempo.
La fig….. muestra un magnetocardiograma (MCG) hecho en un punto situado directamente sobre el corazón y un electrocardiograma típico. Los dos cardiogramas muestra estructuras semejantes pero con magnitudes relativas diferentes. Actualmente se esta llevando a cabo comparaciones sistemáticas de los ECGs y MCGs de los individuos sanos y enfermos para determinar la utilidad clínica del MCG las medidas magneto encefalograficas (MEG) son aun mas difíciles que las medidas MCG ya que el campo magnético del cerebro es mucho menor que el del corazón. El valor del campo asociado con la actividad cerebral espontanea es de unos 3x 10-9 G y el campo provocado por el estimulo visual es de uno 5x10-9 G a pesar de este valor increíblemente pequeño, los investigadores han sido capaces de detectar el campo magnético producido por el cerebro de un individuo cuando se proyecta una imagen en una pantalla (brenner 1975).
Se espera que las técnicas de detección de campos magnéticos muy débiles puedan mejorarse mucho en los años próximos abriendo una nueva ventana sobre las funciones del cuerpo humano Mas información :
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