Батареи в комплекте? Энергетический потенциал человеческого электрического тока

Может, мы все просто батарейки. Это плохая новость для Нео Киану Ривза, который просыпается от химически вызванного сна и обнаруживает, что он не более чем стая двойных пятерок, связанных с огромной электростанцией, которой управляют злые повелители роботов из антиутопического научно-фантастического фильма « Матрица

Но что, если энергетический потенциал человеческого электрического тока не был таким постапокалиптическим? Как отмечает Международное энергетическое агентство , мировой спрос на электроэнергию в 2018 году вырос на 2,3%, что представляет собой самый большой рост за последнее десятилетие. С тех пор, как Бен Франклин впервые решил, что запуск воздушных змеев в опасную погоду является твердой научной практикой, люди находят новые способы использования электричества и обнаруживают, что спрос никогда не прекращается.

Плохие новости? Ты не медвежонок. Лучшие новости? Биоэлектричество необходимо для жизни, и оно может определять будущее человеческого развития.

Шокирующая история

В получении электроэнергии от деятельности человека нет ничего нового. Как отмечает журнал Knowable Magazine , дыхание может производить более 0,80 Вт, тепло тела может генерировать до 4,8 Вт, а движение ваших рук создает потрясающую мощность в 60 Вт.

Но представление об электричестве как фундаментальном для биологической жизни не так однозначно. По словам Кварца , хотя в середине 1920-х годов проводились эксперименты по измерению электрических токов человека, только в 1949 году Алан Ходжкин и Эндрю Хаксли идентифицировали движение ионов через мембраны нервных клеток. Пара получила Нобелевскую премию за свою работу, но эту электрическую революцию быстро опередило открытие двойной спирали ДНК. На протяжении десятилетий гены стали наиболее подходящей научной основой биологии, в то время как исследования электричества были прерваны.

Затем, в 1976 году, Эрвин Неер и Берт Сакманн разработали инструмент, способный обойти самую большую проблему биоэлектричества: изучение движения ионов без уничтожения их клеточных транспортных сред. А позже, в 2012 году, Ричард Нуччителли создал устройство, достаточно чувствительное и тонкое, чтобы отслеживать электрические токи человека на коже, и обнаружил, что, когда клетки кожи ранены, они излучают «ток повреждения», который требует помощи от других клеток. Чем больше рана, тем больше сила тока, а с возрастом сила тока уменьшается. Другая работа показала, что заряды внутри клеток эмбриона значительно влияют на развитие. Как заявляет NOVA , «исследователи в большинстве своем согласны с тем, что биоэлектрические токи необходимы для функционирования нервов и мышц».

ЧИТАЮТ ТАКЖЕ  COVID-19 меры правительства России по поддержке экономики

Позитивное мышление

Когда нервная система человека постоянно генерирует колеблющийся электрический ток, почему мы не можем просто подключиться и включить питание? Все сводится к двум половинам электрического потенциала: положительному и отрицательному зарядам.

Электричество, с которым мы больше всего знакомы — для которого Франклин запускал воздушных змеев и которое питает наши смартфоны, посудомоечные машины и электрические лампочки, — зависит от потока отрицательно заряженных электронов, производящих ток. Между тем, в нашем организме движение положительно заряженных ионов, таких как калий, натрий и кальций, проходящих через клеточные мембраны, создает электрический потенциал. И хотя это переменное напряжение необходимо для того, чтобы поддерживать сердцебиение, движение конечностей и функционирование мозга, оно не очень хорошо для обычных электрических приложений. Например, когда клетки животных поглощают ионы натрия и хлора и разряжают ионы калия, в результате возникает напряжение на мембранах от -40 до -80 мВ, что значительно меньше, чем у одной батареи для часов.

Однако оказывается, что электрический ток человека имеет значительный потенциал для внутреннего применения.

Текущие приложения

Самый большой потенциал энергии, производимой человеком? Улучшенное исцеление. Исследования, опубликованные в журнале Advances in Wound Care , показали, что добавление электрического тока тела с помощью внешней электростимуляции может помочь сократить время восстановления, необходимое для пролежней, которые являются одними из самых трудных для смягчения ран, не говоря уже о полном заживлении. Подобная работа показала улучшения в заживлении переломов костей.

Далее в списке? Рак. Хотя исследования 1920-х годов продемонстрировали связь между изменяющимися электрическими градиентами и раковыми опухолями, клеточные мутации являются наиболее часто упоминаемой причиной проблем, связанных с раком. Теперь есть предположения, что неправильное регулирование электрических токов может привести к проблемам сотовой связи — по сути, клетки «забывают», что они являются частью более крупной сети, и начинают действовать эгоистично, накапливая ресурсы и выходя из-под контроля. Исследования Ноттингемского университета показали, что биологически генерируемые токи лежат в основе специфического поведения раковых клеток, и новые методы, использующие комбинацию генной терапии и активируемых светом ионных каналов, показали успех в лечении рака у головастиков.

ЧИТАЮТ ТАКЖЕ  Магнітні бурі у грудні 2020 року

Однако, несмотря на стабильный прогресс, проблемы остаются. Человеческие геномы намного сложнее, чем у крыс или головастиков, и генная терапия сталкивается со значительными регуляторными проблемами. Электрические методы лечения ран также борются со стандартизацией — как долго нужно прикладывать ток к ранам для достижения максимального эффекта, не вызывая вторичных повреждений? На каком напряжении? На каком устройстве? Что безопаснее: переменный ток (AC) или постоянный ток (DC)? Более эффективно?

Результат — своего рода осторожный оптимизм. Хотя биоэлектрические преимущества основаны на достоверных научных данных, необходимы дополнительные испытания и исследования для стандартизации и оптимизации медицинских процессов.

Ионный императив

Биоэлектрические исследования предлагают соблазнительный потенциал для раскрытия внутренней силы нервной системы человека, но мы еще не достигли этого.

Тем не менее, есть все основания для оптимизма. Майк Левин из Университета Тафтса , чья лаборатория находится на переднем крае исследований электрического тока на людях, говорит об этом просто: «Понимание биоэлектричества, биомеханики и схем транскрипции, которые позволяют клеткам сотрудничать для достижения крупномасштабных целей, является ключом к регенеративной медицине, врожденные дефекты, перепрограммирование рака, старение, синтетическая биоинженерия и даже новый ИИ ».

Проще говоря? Мы не батареи — благодаря положительному биоэлектрическому потенциалу мы даже лучше.

от Telebox

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *