Investigation of the spinal cord as a natural receptor antenna for incident electromagnetic waves and possible impact on the central nervous system

Abstract

The effects of electromagnetic field (EMF) exposure on biological systems have been studied for many years, both as a source of medical therapy and also for potential health risks. In particular, the mechanisms of EMF absorption in the human or animal body is of medical/engineering interest, and modern modelling techniques, such as the Finite Difference Time Domain (FDTD), can be utilized to simulate the voltages and currents induced in different parts of the body. The simulation of one particular component, the spinal cord, is the focus of this article, and this study is motivated by the fact that the spinal cord can be modelled as a linear conducting structure, capable of generating a significant amount of voltage from incident EMF. In this article, we show, through a FDTD simulation analysis of an incoming electromagnetic field (EMF), that the spinal cord acts as a natural antenna, with frequency dependent induced electric voltage and current distribution. The multi-frequency (100-2400 MHz) simulation results show that peak voltage and current response is observed in the FM radio range around 100 MHz, with significant strength to potentially cause changes in the CNS. This work can contribute to the understanding of the mechanism behind EMF energy leakage into the CNS, and the possible contribution of the latter energy leakage towards the weakening of the blood brain barrier (BBB), whose degradation is associated with the progress of many diseases, including Acquired Immuno-Deficiency Syndrome (AIDS).

Biological effects and mechanisms of shortwave radiation: a review

“…The central nervous system was thought to be one of the systems that is sensitive to electromagnetic radiation, and the impairment was mainly characterized by brain dysfunction [4, 21–25]. An epidemiological study tested the electroencephalogram (EEG) characteristics in 98 workers exposed to high frequency (3–30 MHz) EMF for more than 2 years [23].…”

“…However, it cannot be ignored that the non-ionizing radiation of SW with HF may damage biological tissues by non-thermal or thermal mechanisms [4–6]. It is known that a rapidly moving electromagnetic field (EMF) can be a health hazard when the energy level is sufficiently high enough, but the variety of electromagnetic devices with different radiation intensities makes the biological effects inconsistent.…”

Prenatal Dönemde 900Mhz Elektromanyetik Alanın Sıçan Omurilik Dokusu Üzerine Etkilerinin Histopatolojik Olarak İncelenmesi

“…Embriyonal ve ergenlik öncesi dönemde yapılan çalışmalarda elektromanyetik alanın canlı organizmaların dokularında patolojik etkileri olabileceği bildirilmiştir (17). Merkezi sinir sistemi, elektromanyetik alanın neden olduğu etkilere en açık sistem olduğu bilinmektedir (12).…”

“…Bununla birlikte, diğer çalışmalardan farklı olarak, elektromanyetik alanın gri cevher yüzey ölçümünde azalmaya neden olduğunu saptadık (p=0,013, p<0,05). Kaspaz-3, hücrelerde apoptozis mekanizması içerisinde yer alan anahtar bir protein olup nörodejenerasyona yol açan süreçlerle ilişkilendirilmiştir (12,13,17). Kerimoğlu ve ark., çalışmalarında elektromanyetik alanın nöronlarda apoptozise neden olduğunu raporlamışlardır (5).…”

The Scientific Approach to the Possible Effects of Electromagnetic Fields With 900-Megahertz Frequency Waves on Biological Systems: Review

“…Kerimoglu ve arkadaşlarının (2016) ergenlik boyunca, uzun süreli ve sürekli 900 MHz elektromanyetik alana maruz kalan erkek sıçanların hipokampus morfolojisini inceledikleri çalışmalarında, piramidal hücre sayısında azalma meydana geldiği ve çalışmanın sonuçlarına bakılarak ergenlik döneminde maruz kalınan EMA'nın beyin üzerinde meydana getirdiği değişikliklerin erişkin dönemde halen gözlemlenebilir olduğunu vurgulamışlardır (26). Balaguru ve arkadaşları (2012) elektromanyetik alanın kan-beyin bariyerini zayıflatarak MSS'de meydana getirdiği etkiler için spinal cordun bir EMA anteni olarak görev yapabileceğini öne sürmektedirler ve bu durumda spinal kordun EMA'dan etkilenmesinin kuvvetle muhtemel olduğunu söylenilebilir (27). Odacı ve arkadaşlarının (2013) çalışmalarında gebelik dönemlerinin 13-21. günleri arasında EMA etkisi uyguladıkları sıçan yavrularının spinal kord dokusunda ciddi morfolojik hasar ile birlikte, öğrenme ve motor davranışların etkilendiği rapor edilmiştir (28).…”