Brain stem evoked responses associated with low-intensity pulsed UHF energy
Allan H. Frey
In: Journal of Applied Physiology, Vol. 23, 984-988, 1967
Durch Bestrahlung des Kopfes ( von Katzen ) mit pulsmodulierter UHF Energie wurden Potentiale im Stammhirn ausgelöst. Die untere Grenze der für die Auslösung von Potentialen notwendigen durchschnittlichen Leistungsdichte betrug ungefähr 30 Mikrowatt pro Quadratzentimeter bei Pulsen mit Spitzenleistungsdichten von 60 Milliwatt pro Quadratzentimeter. Dieser Durchschnitt liegt vier Größenordnungen unter dem für Temperaturerhöhungen notwendigen Wert. ( Das bezieht sich nicht auf die Debatte über thermische gegenüber nichtthermischen Effekten von Radiofrequenzenergie. Der Autor ist der Überzeugung, daß es in dieser Debatte um Worte und nicht um die Wissenschaft geht. ) Die Daten zeigen, daß die Signale ihren Ursprung in den Nerven haben und nicht durch Beeinflussung der Meßgeräte verursacht oder auf das Wahrnehmen der Bestrahlung durch das Gehör zurückzuführen sind. Der Kopf muß bestrahlt werden, damit der Effekt hervorgerufen wird wobei die Position des Kopfes von Bedeutung ist. Die Polarisation der Bestrahlung ist nicht entscheidend und ein größerer Bereich optimaler Trägerfrequenzen ist ersichtlich. In Grenzen war die Veränderung der Pulswiederholrate nicht entscheidend. Die Zeit bis zum Eintreten der Wirkung und die Dauer der Wirkung war abhängig von dem jeweils getesteten Ort im Stammhirn.
Die in den Bildern 2 bis 6 wiedergegebenen Kurven belegen diese Ergebnisse. Es handelt sich um die Wiedergaben von Computerausdrucken. Ein Maßstab für die Stärke des Signals ist nicht angegeben, da es sich um Durchschnittswerte handelt. Die Amplitude der einzelnen hervorgerufenen Potentiale lag aber eher im Bereich von Mikrovolt als im Bereich von Millivolt. Die bei verschiedenen Tieren und an verschiedenen Tagen erzielten Ergebnisse stimmten überein. Es gab kaum Hinweise auf Ermüdung der ausgelösten Potentiale, also eine Verringerung der gemessenen Amplitude, bevor die Katze während eines Versuchs mehr als 60 000 Einzelpulsen der Radiofrequenzenergie ausgesetzt war. (...)
Die in Bild 2 wiedergegebenen Daten zeigen: Die Art der an vier Orten im Stammhirn ausgelösten Aktivität; daß der Effekt nicht auf Fehlmessungen zurückzuführen ist, da er zwar kurz vor, aber nicht direkt nach dem Tod festgestellt werden kann; daß eine andere ( akustische ) Stimulation das Stammhirn wie zu erwarten ist stimulieren kann, daß aber bei der Verwendung von Radiofrequenzenergie in der Gehörschnecke kein Geräusch zu messen ist.
Bild 2: Computer Ausdruck von gemittelten Daten der im Stammhirn ausgelösten Potentiale. Die Elektrodenspitzen wurden in folgenden Bereichen angebracht: Nucleus Subthalamicus ( 1, 2 ); Formatio Reticularis ( 3, 4 ); Nucleus Olivaris Inferior ( 5 - 8 ); Nucleus Reticularis Paramedianus ( 9 - 12 ). Die Daten für die Kurven 1, 3, 5 und 9 wurden während Bestrahlung mit gepulster Radiofrequenzenergie einige Minuten vor dem Tod und die Kurven 2, 4, 6 und 10 einige Minuten nach dem Tod aufgezeichnet. Bei den Kurven 7, 8, 11 und 12 wurde anstatt der Radiofrequenzenergie gepulste akustische Energie verwendet. Die Kurven 7 und 11 wurden mit der akustischen Energie vor dem Tod, die Kurven 8 und 12 nach dem Tod erhalten. Die Unterbrechungen in den Aufzeichnungen mit RF Bestrahlung bei einer Millisekunde zeigen das Auftreten des Radiofrequenzpulses. Der Zeitpunkt des Auftretens der akustischen Stimulation wurde absichtlich nicht angegeben und diese Kurven sind nicht mit denen der Radiofrequenzstimulation in zeitliche Übereinstimmung gebracht worden, denn eine solche Übereinstimmung ist nicht aussagefähig, sondern könnte zu falschen Schlüssen führen. Das geringere elektronischen Rauschens bei den Kurven mit den gemittelten Kurven der lebenden Katzen ergibt sich aus der notwendigen Verringerung der Verstärkung um die Größe des Ausdrucks an die Größe des Papiers anzupassen. Die Zeitmarke entspricht einer Millisekunde.
Bild 3 zeigt die Bedeutung der Bestrahlung des Kopfes. Bestrahlung des Körpers bei Abschirmung des Kopfes ergab keine Wirkung. Messungen der Leistungsdichte zeigten daß eine Abschirmung des Körpers mit Echosorb während der Bestrahlung des Kopfes das Feld um den Kopf herum nicht störten.
Bild 3: Computer Ausdruck von gemittelten Daten der im Stammhirn ausgelösten Potentiale. Die Elektrodenspitzen wurden in folgenden Bereichen angebracht: Nucleus Reticularis Paramedianus ( 1, 2 ); Nucleus Olivaris Inferior ( 3, 4 ); und Nucleus Subthalamicus ( 5 - 7 ). Die Kurven 1, 3 und 5 wurden aufgezeichnet während die Leistungsdichte durch Abschirmung um 20 dB verringert wurde, ohne daß die Energieverteilung in nicht abgeschirmten Bereichen gestört wurde. Die Zeitmarke entspricht einer Millisekunde.
Wie aus Bild 4 hervorgeht ist die Position des Kopfes von Bedeutung. Potentiale wurden bei verschiedenen Positionen des Körpers und des Kopfes der Katzen hervorgerufen, mit einer Ausnahme. Diese Ausnahme betraf die am hinteren Ende des Stammhirns implantierte Elektrode wenn der Kopf mit Hilfe des Kopfhalters hoch gelagert wurde. Dieses Ergebnis zeigte sich nicht, wenn sich der Kopf in der Höhe des Körpers befand oder bei Katzen bei denen die Elektrode am vorderen Ende des Stammhirns implantiert war. Die bei Katzen gewonnenen Daten, deren Kopf und Körper sich in der gleichen Ebene befanden, deren Ohren aber durch Stangen oder Ohrenstopfen verschlossen waren, haben gezeigt, daß weder die Stangen noch der Verschluß der Ohren einen Einfluß hatten. Möglicherweise war dieser insgesamt unwichtige Einfluß der Körperposition eine Folge der Geometrie des Stammhirns oder der Abschirmung eines wichtigen Gebietes durch die Elektrode. Die Polarisation der Energie scheint, wie aus Bild 4 hervorgeht, keine Bedeutung zu haben. Schwierigkeiten bei der genauen Konstanthaltung aller anderen Bedingungen während der Änderung der Polarisation macht allerdings eine eindeutige Aussage über den Einfluß der Polarisation unmöglich.
Bild 4: Computer Ausdruck von gemittelten Daten der im Stammhirn ausgelösten Potentiale. Die Elektrodenspitzen wurden in folgenden Bereichen angebracht: Nucleus Olivaris Inferior ( 1, 2 ) Formatio Reticularis ( 3, 4, 7, und 8 ) und Nucleus Subthalamicus ( 5, 6 ). Die Daten der Kurven 1, 3 und 5 wurden aufgezeichnet während der Kopf mit dem Kopfhalter höher als der Körper gehalten wurde, die Kurven 2, 4 und 6 mit dem Kopf in Körperhöhe. Der E Vektor der Radiofrequenzenergie war bei der Aufzeichnung der Daten der Kurve 7 parallel und bei der Aufzeichnung der Kurve 8 senkrecht zum Rückgrat. Die Zeitmarke entspricht einer Millisekunde.
Unsere mathematische Analyse der Radiofrequenzdurchdringung des Kopfes ( einer Katze ) ergab, daß eine Trägerfrequenz von ungefähr 1,2 GHz optimal wäre. ( Anmerkung des Übersetzers: Resonanzfrequenz des Kopfes einer Katze ) Die Ergebnisse des Versuches, die in Bild 5 wiedergegeben werden, zeigen, daß es tatsächlich eine breite Spitze optimaler Frequenzen gibt und daß die Frequenz von Bedeutung ist. Bei der höchsten verwendeten Frequenz scheint die Wirkung weniger stark ausgeprägt, was mit Berichten anderer Forscher übereinstimmt. (...) Die Spitzenleistung des Pulses ist, wie in Bild 5 zu sehen, ebenfalls von Bedeutung. Die "effektive Dosis" kann einfach bestimmt werden.
Bild 5: Computer Ausdruck von gemittelten Daten der im Stammhirn ausgelösten Potentiale. Die Elektrodenspitzen wurden in folgenden Bereichen angebracht: Nucleus Subthalamicus ( 1- 4 ) und Nucleus Olivaris Inferior ( 5- 8 ). Der verwendete Radiofrequenzträger hatte folgende Frequenzen: 1,2 GHz ( Kurve 1 ); 1,3 GHz ( Kurve 2 ); 1,425 GHz ( Kurve 3 ) und 1, 525 GHz ( Kurve 4 ). Die Trägerfrequenz für die Kurven 5 - 8 betrug 1,3 GHz wobei die Leistungsdichte nach jeder Aufzeichnung halbiert wurde. Kurve 8 wurde mit der größten möglichen Verstärkung ausgedruckt. Die Zeitmarke entspricht einer Millisekunde.
Mehrere wichtige Punkte werden in Bild 6 illustriert. Zuerst ist die Änderung der Pulswiederholrate im Rahmen des durch unsere Geräte Möglichen bei der Auslösung der hier gemessenen Reaktion ohne Bedeutung. Zum Zweiten ist die kurze Zeit bis zur Auslösung der Reaktion im Subthalamus im Vergleich zu der in der hinteren retikulären Formation benötigten deutlich zu erkennen. Drittens ist die charakteristisch diffuse und anhaltende Reaktion der retikulären Formation offensichtlich. Viertens gibt es Hinweise auf Oberwellen in der Reaktion der retikulären Formation, auch wenn diese in den hier wiedergegebenen Aufzeichnungen nicht offensichtlich sind.
Bild 6: Computer Ausdruck von gemittelten Daten der im Stammhirn ausgelösten Potentiale. Die Elektrodenspitzen wurden in folgenden Bereichen angebracht: Nucleus Subthalamicus ( 1 - 4 ), Formatio Reticularis ( 5 - 8 ). Die Pulswiederholraten für die Kurven 1 - 4 betrugen 12, 24, 80 und 130 Pulse pro Sekunde. Für die Kurven 5 - 8 betrugen sie 12, 24, 36 und 130 Pulse pro Sekunde. Die charakteristische lange anhaltende diffuse Aktivität der Formatio Reticularis ist ebenso bemerkenswert wie die Andeutung von reticulärer Oberwellenaktivität die sich in Aufzeichnungen, die hier nicht wiedergegeben sind, deutlicher zeigen. (Anmerkung des Übersetzers: Die durch Radiofrequenzstrahlung ausgelösten Potentiale werden von den Nervenzellen des Stammhirns also wie man sieht nach kurzer Zeit ( ca. 10 Millisekunden, also mit einer Frequenz von ungefähr 100 Hz ) wiederholt. Auf ein solches periodisches Arbeiten der Nervenzellen lassen sich auch die Gehirnwellen zurückführen, die wiederum den Wachzustand in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Frequenz beeinflussen. ( siehe auch Effects of modulated very high frequency fields on specific brain rhythms in cats ) Die Zeitmarke entspricht einer Millisekunde
Diskussion
Die Ergebnisse zeigen ziemlich deutlich die wichtigen zu berücksichtigenden Variablen bei der Verwendung von pulsmodulierter elektromagnetischer UHF Energie als Auslöser für Reaktionen im Stammhirn. Schlüsse oder Folgerungen die darüber hinaus gehen werden in keiner Weise durch die Daten gedeckt.
Insgesamt legen die Ergebnisse nahe, daß in geeigneter Weise pulsmodulierte elektromagnetische UHF Energie ein nützliches Werkzeug in Versuchen zum Verständnis der Funktion des Nervensystems sein könnte. Unser Verständnis der Nervenfunktion könnte durch die Ergebnisse der Vielzahl von Versuchen verbessert werden, die benötigt werden um folgende Punkte zu klären: die Ursache der hervorgerufenen Potentiale, die möglicherweise entstandenen Oberwellen, die Ursache für die Abhängigkeit der Kopfposition, die Auswirkung der Polarisation der Energie, die Ursache für den Einfluß der Trägerfrequenz, der Einfluß der Pulswiederholrate und der Mechanismus des Effektes.