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Rev.R.Acad.Cienc.Exact.Fís.Nat. (Esp)Vol. 106, Nº. 1-2, pp 25-37, 2013XV Programa de Promoción de la Cultura Científica y Tecnológica

DESDE EL REMOTO ATRACTIVO DE LOS IMANES A LABIOMEDICINA ACTUAL: UNA APASIONANTE HISTORIA DE LAFÍSICAANTONIO HERNANDO GRANDE*

* Instituto de Magnetismo Aplicado, Apartado de Correos 155, CP 28230, Las Rozas, Madrid, Spain.

En este artículo se repasa muy sucintamente la his-toria del magnetismo del cuerpo humano, intentandodistinguir lo científico de lo literario. En los apartadosIII y IV encontrará el lector algunos párrafos para cien-

tíficos que puede omitir sin menoscabo de la com-prensión general de las ideas expuestas.

I. PARACELSO Y MESMER DOSPIONEROS DEL “MAGNETISMO

ANIMAL”

A finales del siglo XV nació en Suiza un ciudadanollamado Philippus Aureolus Threophraustus Bombastvon Hohenheim. Cuando murió en Salzburgo cin-cuenta años mas tarde era famoso en Europa pero conun nombre más simple: Paracelso. Aparte de sus con-tribuciones a la medicina, entre las que destaca lasderivadas de su sensibilidad a la importancia de laquímica en el funcionamiento del cuerpo humano, fuepionero en la defensa del poder terapéutico de losimanes. Su argumento se basaba en la convicción deque si los imanes eran capaces de extraer el hierrotambién podrían extraer las enfermedades del cuerpo.Describió y utilizó diversos métodos de extraer laenfermedad y conectarla a tierra y tuvo éxito enalgunos intentos que probablemente fueran debidosmas al poder de la imaginación que a las propiedadescurativas de los imanes. Como indica James D.Livingston en su interesante y sugestiva obra:

Figura 1. Según indica el historiador Plinio el Joven, recogien-do una vieja leyenda del poeta griego Nicandro, un pastor lla-mado Magnes observó con sorpresa que su cayado de hierroquedaba atrapado en una roca situada en la falda del MonteIda. Desde ese momento la piedra se conoció como piedra deMagnes.

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“Driving force: the natural magic of magnets”,Paracelso sabía bastante del poder de la mente comopone de manifiesto su siguiente párrafo: “ El espíritues el conductor, la imaginación el instrumento y elcuerpo el material plástico. La atmosfera moral querodea al paciente puede influir enormemente en elcurso de su enfermedad. La imaginación produceefecto” No es de extrañar que el psiquiatra Carl Jungescribiera:“Vemos en Paracelso, no solo al pionero enel campo de la medicina química sino también en el dela ciencia empírica de psicología de la salud”.

Como es comprensible Paracelso fue figura muycontrovertida en su tiempo lo que no impidió que susescritos tuvieran una gran influencia durante los siglossiguientes. El desarrollo posterior de los materialesmagnéticos permitió en el siglo XVIII la fabricaciónen Inglaterra de imanes permanentes de acero alcarbono cuya imanación de saturación, 20000G, eramuy superior a la de los imanes naturales de magnetitay maghemita, 4000G. Tal descubrimiento estimuló eincentivó un renacimiento del interés por el poder tera-péutico de los imanes. El jesuita Maximilian Hell, pro-fesor de Astronomía en la Universidad de Viena,trataba a algunos pacientes con imanes moldeados conla forma de la zona enferma. En 1774 un médicovienés amigo de Hell utilizó imanes para intentar curar

a una señora de ataques nerviosos. El éxito que tuvocon el tratamiento sirvió de base para que se dise-minara intensamente su teoría sobre el “magnetismoanimal”. El nombre del médico era Franz AntonMesmer y su teoría originó profundas controversias.Tras curar a la dama explicó su método, basado en lacolocación de un imán de herradura en su tobillo y otrocon forma de corazón sobre el pecho. Rápidamente lapaciente experimentaba una sensación de flujo de calorascendiéndola desde los pies como si fuera de carbónardiente y de la misma forma desde los dos lados delpecho hasta la coronilla, hasta que se hacía insensible alos imanes. Los síntomas desaparecían y se recuperabatotalmente del malestar.

Según Mesmer, en el interior del cuerpo existía unfluido universal cuyas mareas podrían controlarse arti-ficialmente. En el interior del cuerpo existían polos deigual o distinto signo cuyo efecto se reforzaba o se des-truía. El magnetismo animal existía dentro de cada unoy los imanes externos, pertenecientes al domino delmagnetismo mineral, solo servían de canales pararegular el flujo de fluido universal entre el exterior y elpaciente. En 1775 y 1776 Mesmer visitó Austria,Suiza, Baviera y Hungría y tuvo un enorme éxito yaque la promesa de curar enfermedades sin bisturís nipastillas siempre atrajo mucho al público. Un sordocomenzó a oír tras la imposición de manos de Mesmery la afluencia de enfermos fue creciendo de modo quele resultaba imposible recibir a todos por lo que creogrupos para terapia colectiva durante cuyas sesioneslos pacientes tocaban materiales imanados. El métodofue evolucionando y los imanes perdieron progresiva-mente importancia frente a los gestos dramáticos y laimposición de manos del maestro. La cumbre de popu-laridad de Mesmer se alcanza en París. No deja de serparadójico que en el centro neurálgico del Siglo de lasLuces y de la Ilustración una teoría tan poco ilumi-nadora como la de Mesmer encontrara tan mágicaacogida. Un ejemplo de su popularidad se puedeapreciar en la ópera cómica de Mozart “Cossi fantutte” estrenada en Viena en 1790. Al finalizar el actoprimero dos muchachos jóvenes pretenden tomarveneno como parte de una ficción para probar lalealtad de sus novias. Una servidora de las jóvenesdice entonces que conoce a un médico maravilloso conlos enfermos, conocido por obrar milagros sin medi-cinas ni cirugías. Vuelve disfrazada de médico y por-tando un enorme imán bajo su vestido. Tocando a los

Figura 2. Franz Anton Mesmer

dos jóvenes con el imán canta: “Aquí y allí un toque deimán, la piedra de Mesmer, que nació en Alemania y sehizo famoso en Francia” Esta escena que requierecierta aclaración hoy, se entendía perfectamente en1790. También en Los Miserables, Víctor Hugo carac-teriza a uno de los personajes por su hábito de dormirsegún la orientación magnética para que sus corrientesmagnéticas internas llevaran la dirección correcta.

El éxito de Mesmer se vio frenado por la ortodoxiaacadémica. En 1784 Luis XVI estableció unaComisión Real para evaluar la teoría del “magnetismoanimal”. De ese mismo año data la conocida carta deLafayette a su camarada de armas George Washingtonen la que le expone el descubrimiento del magnetismoanimal por parte de Mesmer al que califica de grandescubrimiento. La Comisión Real estuvo formada porAntoine Lavoisier, Joseph Guillotin y BenjaminFranklin. El trabajo de esta Comisión ha sido cali-ficado por Stephen Jay Gould como “ un documentotrascendental en la historia de la razón humana” LaComisión indicó que el fluido universal no presentabapropiedades detectables. Los resultados que encon-traron tras sucesivos experimentos rigurosos mos-traron que todos los efectos observados podían ser atri-buibles al poder de la sugestión. Al llegar a París, justodespués de publicarse el informe dela Comisión,Thomas Jefferson escribió en su diario: “El magne-tismo animal está muerto y ridiculizado”Ya en Lasaventuras de Huckleberry Finn, Mark Twain carac-teriza a uno de los embaucadores de la obra por serdivulgador del mesmerismo.

A día de hoy podemos decir que el magnetismoanimal está ridiculizado pero no muerto. Basta leer enInternet los anuncios terapéuticos de colchones,duchas, pulseras y demás objetos magnéticos para per-suadirse de que la labor de Mesmer mantiene unaclientela entusiasta. En Europa varios grupos de curan-deros con imanes evolucionaron hacia la hipnosis. Dehecho se cree que muchos de los trances ocasionadospor Mesmer en sus pacientes constituían lo que a díade hoy conocemos como trance hipnótico. Como haindicado uno de sus biógrafos, Vincent Buranelli, latragedia de Mesmer es que descubrió y provocóhechos ciertos, la hipnosis, con una teoría falsa, elmagnetismo animal. Añade Buranelli que Mesmer fueun Colón de la moderna psicología. Ambos fueronguiados a un mundo extraño y nuevo con el uso de los

imanes y ambos eran desconocedores de donde habíanrealmente aterrizado.

II. NACIMIENTO DE LA CIENCIA DELMAGNETISMO

Es importante resaltar que en el intervalo de tiempoque transcurre entre Paracelso y Mesmer, concreta-mente en 1600, aparece el primer tratado científicosobre todo lo que de magnetismo era conocido hastaentonces. Este libro, escrito por William Gilbert,médico de la reina Isabel I de Inglaterra y titulado “DeMagnete”, aparte de ser considerado el primer tratadocientífico serio, es pionero en indicar explícitamenteen qué consiste el método científico. En el prólogo dellibro escribe Gilbert: “Las razones poderosas seobtienen de los experimentos seguros y de los argu-mentos demostrados mas que de conjeturas probablesy de las opiniones de filósofos especuladores”. Galileoescribió: “Admiro y envidio a Gilbert por cómo unaconcepción tan estupenda pudo llegar a su mente.Pienso que es merecedor de extraordinario aplausopor las muchas nuevas y verdaderas observacionesque hizo”. El comienzo del libro de Gilbert recuerda alcélebre Capítulo I del libro de Santiago Ramón y Cajalsobre Reglas y Consejos sobre InvestigaciónCientífica donde se lee: “ ..las principales fuentes deconocimiento son la observación, la experimentacióny el razonamiento inductivo y deductivo..Aquella sin-gular manera de discurrir de pitagóricos y plato-nianos, que consiste en explorar nuestro propioespíritu para descubrir en él las leyes del Universo yasolo inspira sentimientos de conmiseración y de dis-gusto. Conmiseración, por el talento consumido persi-guiendo quimeras; disgusto por el tiempo y trabajolastimosamente perdidos. La historia de la civilizacióndemuestra hasta la saciedad la esterilidad de la meta-física en sus reiterados esfuerzos por adivinar lasleyes dela naturaleza. Con razón se ha dicho que elhumano intelecto de espaldas a la realidad y concen-trado en sí mismo es impotente para dilucidar los mássencillos rodajes de la máquina del mundo y de lavida”

Esta dualidad de mentalidad, la científica purarepresentada por Gilbert y la más literaria representadapor Mesmer, es apreciable perfectamente en nuestros

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días. Desde 1600 hasta hoy el conocimiento científicodel Magnetismo ha progresado de forma espectacular.Sin embargo, el conocimiento de toda la biología ence-rrada en el cuerpo humano sigue siendo limitadísimo.Normalmente los literarios modernos escriben sufábula mejor o peor trabada basándose en este desco-nocimiento de la biología humana. Lógicamente,como sucedía con Paracelso o con Mesmer, el relatocontiene algo de posible verdad. Aunque a veces, porignorancia, también se atreven a especular con el fun-cionamiento del Magnetismo, lo que es más difícil deexcusar. Los científicos, por el contrario, intentanhacer modestamente experimentos seguros concampos magnéticos y materia viva, precisamente paraaprender cómo funciona la materia viva.

Al no conocerse con un mínimo de detalle el fun-cionamiento global de los distintos órganos que consti-tuyen el cuerpo humano lo que se diga sobre su mag-netismo será verificable en algunos casos pero no enotros y cuando no se puede verificar si una teoría esfalsa significa que no es científica, al menos no lo esen el sentido de Popper. Hay hechos que si conocemoscon certeza. Por ejemplo, el hidrógeno que contiene elcuerpo, en el agua y en las grasas, tiene un momentomagnético nuclear asociado al spin del protón.Sabemos que el flujo sanguíneo al arrastrar ionesproduce campos magnéticos y sabemos la magnituddel campo que produce el bombeo continuo delcorazón que es inferior a una millonésima de gauss.También conocemos con certeza que las corrientespostsinápticas mediante las cuales se comunican lasseñales entre neuronas producen campos magnéticosque en la superficie externa del cráneo alcanzanvalores del orden de milmillonésimas de gauss, esdecir, la milésima parte del campo producido en elpecho por el batir del corazón.

La medicina utilizó desde muy antiguo imanes paraextraer de las vías digestivas y respiratorias, principal-mente en niños, objetos extraños susceptibles de seratraídos por el campo magnético. También parece sergeneralizada la observación de que algunas fracturasóseas aceleran su consolidación cuando son sometidasa campos magnéticos locales, se desconoce, no obs-tante, que concreto proceso o reacción bioquímica obiofísica se ve afectada por el campo. Mucho se haespeculado sobre los posibles mecanismos celularessensibles a los campos magnéticos, algunos como los

citados más arriba como ciertos han ratificado sucerteza al ser constantemente utilizados en técnicas yahoy familiares como la resonancia magnética nuclear oen vías de hacerse habituales como la magnetoencefa-lografía. Otros, sobre los que mucho se ha discutido,permanecen en el rango definido por Gilbert comogenerados por las opiniones de filósofos especula-dores. Si bien una visión científica no permite des-preciar cualquier probabilidad razonable de existen-ciade lo desconocido, huye con más urgencia de esta-blecer como científico lo que sencillamentea a día dehoy carece de esa propiedad, aunque con el aumentode la experimentación adecuada pudiera adquirirlaenel futuro.

El conocimiento del Magnetismo se ha basado en laobservación llevada a cabo desde los albores de laHumanidad de la atracción producida por la piedraimán sobre los minerales de hierro. La primera siste-matización de todos los fenómenos observados serealizó con la edición del libro de Gilbert, “DeMagnete” y durante el siglo XIX los experimentosrigurosos de Coulomb, Oersted, Ampere, y Faradayentre otros permitieron a Maxwell sintetizar los fenó-menos electromagnéticos en cuatro leyes que resumen,mediante ecuaciones diferenciales, los resultados detodos los experimentos eléctricos y magnéticos reali-


Figura 3. a. Líneas de campo magnético creado por una barrade acero imanada. Las líneas se generan por limaduras dehierro. b. Líneas de campo magnético creado por una barra demagnetita. Las líneas se generan por limaduras de hierro.

zados hasta el día de hoy. Las ecuaciones de Maxwellsuperaron intactas la crítica profunda de la físicaclásica que removió sus cimientos al comienzo desiglo XX. Estas ecuaciones predicen con precisióncuantitativa, casi inhumana, los resultados de los expe-rimentos de electromagnetismo más refinados queabarcan desde la astrofísica a las partículas elemen-tales.La capacidad de predicción cuantitativa es elsello irrenunciable de cualquier conocimiento queaspire a ser científico. Con el desarrollo de laMecánica Cuántica se abrió una ventana al mundo sub-atómico y se pudo saber que el magnetismo de lamateria es fundamentalmente debido a los spines delos electrones y al de los nucleones, protones y neu-trones, El momento magnético del electrón es dos milveces superior al de protones y neutrones. Tambiénexisten contribuciones al magnetismo de las corrienteseléctricas debidas al movimiento orbital de los elec-trones. Hoy conocemos con certeza cómo el campomagnético actúa sobre átomos libres y sobre átomos enmoléculas y en sólidos sencillos. Pero seguimos sinencontrar una explicación sencilla, con capacidad pre-dictiva, del carácter magnético del hierro.

III. LA DIFICULTAD INTRÍNSECA DELBIOELECTROMAGNETISMO: LAFOTOSÍNTESIS COMO EJEMPLO

Cuando los efectos magnéticos conocidos, o no dis-cutidos por ningún investigador, tratan de interpretarseen la materia viva el nivel de dificultad aumenta cuali-tativamente de forma brutal. Consecuentemente, lainfluencia que los campos electromagnéticos tienen opuedan tener sobre los procesos biológicos constituyeun tema de extremada dificultad de estudio. Ya hemosvisto que nuestro nivel de conocimiento no alcanza aexplicar con sencillez por qué el hierro es magnético.El funcionamiento preciso de la fotosíntesis, los plega-mientos y movimientos de las macromoléculas de pro-teínas en el citoplasma, la armonía de todos los pro-cesos que intervienen en el desdoblamiento de los cro-mosomas durante la mitosis, o la regulación químicade las segregaciones hormonales son ejemplos cuyacomprensión profunda es objetivo de la investigaciónde vanguardia a día de hoy. Aunque el estudio de lainfluencia de los campos electromagnéticos sobreestos procesos pudiera en algún caso arrojar luz sobresu propia naturaleza no es de extrañar que en la

mayoría de los casos sea extremadamente difícil repro-ducir resultados experimentales y más aún interpretarlas posibles modificaciones debidas a la acción de loscampos. La dificultad experimental emerge de lainfluencia desconocida de múltiples variables,esquivas al control, en los procesos bioquímicos. Masarduo resulta aún explicar las posibles modificacionesinducidas por los campos en un proceso biológicodeterminado como consecuencia de las perturbacionesproducidas por los campos en las diferentes etapas queconstituyen tal proceso cuando generalmente se desco-nocen los detalles relevantes de dichas etapas.

Si uno lee la literatura relativa al efecto de camposelectromagnéticos sobre el fenómeno de la fotosíntesispodrá tener una panorámica magnífica de contem-plación de la dificultad referida. Uno de los fenómenosque más han invocado los investigadores enBiolectromagnetismo como posible causa de altera-ciones de procesos biológicos por los campos electro-magnéticos se refiere a la cinética de radicales libres.

La transformación de la energía luminosa en elaparato fotosintético de las bacterias está basada en latransferencia de electrones inducidos por la luz a lolargo de una cadena de oxidación contenida en lamembrana tilacoidal. El electrón proviene de un donorde espín neto nulo, 1D, que es probablemente undímero de bacterioclorofila y que es excitado por losfotones a un estado 1D*. El aceptor, 1A, es supuesta-mente bacteriofitina también de espín total nulo. Lareacción inicial es entonces: 1D* y al perder elelectrón el donor se transforma en un complejo de spin

y de carga positiva e( e es la carga opuesta a ladel electrón 1.6 C) que denominamos2 , según1D* 2D. Al absorber el electrón el complejo 1Aadquiere una carga negativa, 1.6 C y un spin según la reacción : 1A 2

En condiciones normales el electrón se transfiere,en un tiempo comprendido entre 100 y 250 picose-gundos, de 2 a un segundo aceptor 1X probable-mente constituido por un complejo de hierro-ubi-quinona. Si X está químicamente reducido en el estado2 no puede aceptar el electrón y la vida media delpar radical inicial (2 2 ) aumenta hasta 10 nano-segundos. Como consecuencia de la interacciónhiperfina que tiende a acoplar paralelos lo espines de


los dos radicales, el par formado, que es despin total nulo,se puede transformar en un estado tri-plete de spin total 1, . Si la recombinación ómarcha atrás del electrón se hace desde el estado despin cero se alcanza el estado final (1D* 1A), pero si elpar se encuentra en estado triplete, decaerá al estadofinal (3D* 1A). La recombinación se llama geminatesi tiene lugar en un tiempo inferior al de separación delas moléculas que forma en par, por lo que en este casolas moléculas que se recombinan son las que forma elpar. Cuando las moléculas de los pares formados seseparan lo suficiente, la recombinación puede tenerlugar entre otras moléculas D, dando lugar a la recom-binación homogénea. Por tanto la presencia de parestripletes, que puede medirse por la cantidad existentede moléculas 3D*, refleja la acción de la interacciónhiperfina. Si esta interacción tiene un tiempo caracte-rístico más corto que el tiempo de separación de loscomponentes de un par, la presencia de donores enestado triplete se podrá detectar desde el comienzo dela recombinación geminate. Un campo magnéticoaplicado externamente altera la proporción de estadostripletes 3D*, y esto es debido a que la precesión globalde spín generada por el campo y, que tiene lugar entorno a él, destruye la coherencia de las precesionesrelativas inducidas por la interacción hiperfina.Cuando la intensidad de campo aplicado excede a la delas constantes de la interacción hiperfina las transi-ciones entre el estado de spin nulo y el estado de spin 1o estado triplete del radical libre desaparecen y portanto desaparece también la generación de estados 3D*.

Se ha observado experimentalmente que en el casode la Rhodopseudomonasspheroides el ritmo de for-mación de estados 3D* disminuye con el campo mag-nético aunque los experimentos muestran una fuertedependencia con el centro de reacción fotosintéticoque indica la importancia de las fuerzas intermolecu-lares en el ritmo de la reacción. En los centros dereacción las moléculas donoras y aceptoras seencuentran en estado sólido. En esta breve descripciónse han realizado muchas simplificaciones al conside-rarse despreciables las interacciones de canje, asícomo el efecto de las fuerza de Lorentz que pudiera serrelevante en el caso de electrones de alta velocidad detransferencia. Las distintas concentraciones de molé-culas aceptoras y donoras con estados de spín dife-rentes, reguladas por el campo magnético aplicado,pueden lógicamente modular las velocidades de las

reacciones bioquímicas que tiene lugar en los centrosde reacción fotosintéticos.

Como se aprecia la influencia posible del campomagnético, en este caso, sobre la cinética de la fotosín-tesis se explica mediante una sucesión de observa-ciones difusas y especulaciones que se articulan sobrehipótesis más o menos frágiles. La dificultad seencuentra principalmente en la complejidad delproceso global de la fotosíntesis. A nadie le extrañaría,mientras no se llegue a un conocimiento más científicodel proceso total que aparecieran artículos indicandoque, contrariamente a lo que se ha observado enRhodopseudomonasspheroides, la formación deestados 3D* aumenta con el campo en otro tipo de bac-terias o que apenas altera su densidad en otro tipo dis-tinto. Para los tres casos se podrían establecer especu-laciones más o menos plausibles capaces de dar cuentade los resultados, cualesquiera que estos fueran.

IV. LA RESONANCIA MAGNÉTICANUCLEAR COMO DIAGNOSIS: EL

AVANCE CIERTO DEL CONOCIMIENTOEN EL CAMPO DEL

BIOELECTROMAGNETISMO.

El hidrógeno es el elemento más abundante en elUniverso constituyendo un 75% de la materia visible.Situémonos en el instante en que el Universo tenía unsegundo de vida, cuando toda la materia estaba con-densada en un plasma a 10000 millones de gradosKelvin. A estas temperaturas se pueden generar reac-ciones nucleares en las que un protón y un neutrón seunen para separarse después por colisiones. La energíatérmica correspondiente a esa temperatura es del ordende las energías involucradas en esas reaccionesnucleares.Podemos calcular las probabilidades deencontrar núcleos más complejos según se enfría pro-gresivamente el Universo. Cuando se calculan estasprobabilidades se observa que ningún núcleo de pesoatómico superior al litio, con número atómico 3, pudoformarse durante el Big Bang. La probabilidad de quese formara helio era de un 25%, mientras que la de for-mación de litio apenas alcanzaba un uno por diez milmillones de protones. El 75% de los átomos creadoseran átomos de hidrógeno. Estas predicciones han


encontrado tal acuerdo con las observaciones que sepuede considerar la abundancia relativa de elementoscomo una prueba de la realidad del Big Bang. Solo unUniverso inicialmente caliente que decreciera poste-riormente su temperatura daría cuenta de las abun-dancias relativas observadas. El resto de los átomos deotros elementos que forman nuestro cuerpo se coci-naron en las estrellas. En el abrasador ambiente delinterior de una estrella se inducen procesos de fusiónque dan lugar a los elementos pesados de la clasifi-cación periódica. Pero para que sea posible que átomosde oxígeno, carbón o nitrógeno se encuentren en elinterior de nuestro cuerpo ha sido necesario que via-jaran hasta él desde el núcleo de las estrellas; es preci-samente la explosión de éstas la que ha permitido ladiseminación espacial de estos átomos que llegandohasta la Tierra han hecho posible nuestra existencia.

Un alto porcentaje próximo al 64% de nuestra masaes agua. Las moléculas de grasas como es el caso delos trigliceridos contienen un alto porcentaje deátomos de hidrógeno. Se puede estimar que un 10% denuestra masa está constituida por protones aisladoscomo núcleo de hidrógeno. En un milímetro cúbico deagua hay sesenta y seis mil millones de billones ó6.6 1019 átomos de hidrógeno y, por tanto, el mismonúmero de protones o núcleos de estos átomos. Si estenúcleo o protón aislado y único se imagina como unaesfera tendría un diámetro de m longitud que uti-lizada como unidad es conocida como femtometro. Sibien el magnetismo macroscópicamente apreciable delos materiales es en primer orden debido a los elec-trones que son pequeños imanes, los protones y neu-trones también poseen momento magnético pero conuna intensidad que es uno dividido por dos mil veces ladel electrón. Sin embargo hay técnicas experimentalesbasadas en fenómenos físicos básicos que permitenobservar los momentos magnéticos de los protones.Podemos pues imaginar a los protones, o núcleos delos átomos de hidrógeno tan abundantes en nuestrocuerpo, como pequeñas agujas imanadas o dipolosmagnéticos.

Cuando se aplica un campo magnético tienden aorientarse, como la aguja que forma una brújula,en ladirección de ese campo. En realidad los momentosmagnéticos dipolares, µ, de las partículas son múltiplosde sus momentos angulares, en particular en el caso delos protones, de su momento angular, S, conocido

como spin y asociado a un giro en torno a un eje quepasa por la propia partícula. Se verifica ,donde e y m son la carga y masa del protón respectiva-mente y , su spin. Ahora se comprendeporque el momento del electrón es un factor 2000veces superior al del protón, ya que su spin es elmismo y su masa es aproximadamente una dosmi-lésima de la de los nucleones.El par ejercido por elcampo, que coincide con la derivada temporal delmomento angular es . El pro-ducto vectorial de esta ecuación indica que la variaciónde S es perpendicular a S y a B, por tanto lo que hace Ses precesionar alrededor del campo que suponemosactúa según el eje z, manteniendo constante el ánguloθ que forma con el campo y, por tanto, su proyecciónsegún el eje z, justo como una peonza precesiona entorno a la vertical. En un conjunto de 1019 dipolos ini-cialmente habrá el mismo número de ellos paralelos alcampo que antiparalelos. Su suma vectorial es cero yno existe un momento neto en la unidad de volumen óimanación. Por efecto de la temperatura del entorno seproducen variaciones de θ cuyo valor medio en elequilibrio tiende a disminuir para reducir la energíapotencial del conjunto de dipolos en el campo. Energíaque, para un dipolo, puede expresarse como el pro-ducto escalar µΒ y que es mínima cuando elmomento dipolar y el campo aplicado son paralelos.La agitación térmica aunque responsable de que apa-rezcan cambios en θ (ya que, como hemos visto, elefecto directo del campo tiende a preservar constanteeste ángulo) impide que en el equilibrio se alcance elmínimo de energía potencial. Si aplicamos un campode 10000 Gauss ó 1Tesla a la temperatura del cuerpohumano, 37 C, la distribución de equilibrio termodi-námico corresponde a un exceso de momentos para-lelos al campo solamente de 3 por cada millón.Solamente aumentando el valor del campo o disminu-yendo el valor de la temperatura podríamos aumentarla imanación neta.

Hay que señalar que tras aplicarse el campo paraque se alcance el equilibrio térmico con el ambiente yaparezca una imanación neta tiene que transcurrir untiempo llamado de relajación. Aunque efectivamente,dada una temperatura, T, y un campo B, la configu-ración de equilibrio es la misma para todos los con-juntos de momentos magnéticos idénticos, el tiempoque tardan en alcanzar ese equilibrio depende fuerte-mente de la naturaleza del medio en que se encuentran.


Volvamos a la precesión. La expresión del parejercido por el campo pone de manifiesto que laderivada temporal de S se puede expresar como ωxSque coincide formalmente con la ecuación del movi-miento de precesión de un vector con velocidadangular ω que es en nuestro caso . Esta velo-cidad angular de la precesión corresponde a una fre-cuencia, o número deveces que el spin gira en torno alcampo por segundo, . En un campoB 10000 Gauss, los protones precesan 42.57 millonesde veces por segundo lo que equivale a decir queν 42.57 MHz este rango de megahercios correspondeal rango delas radiofrecuencias del espectro electro-magnético.

El efecto de la temperatura, una vez aplicado ymantenido el campo B, es el de producir transicionesque varían el ángulo θ formado entre cada momento yel campo. La distribución isótropa inicial de losdipolos evoluciona durante el tiempo de relajaciónhasta alcanzarse el equilibrio caracterizado por unvalor medio que da lugar a un momento netoen la dirección del campo . Es impor-tante considerar que la variación de θ requiere ejercerun par sobre el momento angular que tenga una com-ponente según z. Supongamos que superpuesto alcampo B de 100000 Gauss orientado según z apli-camos un campo menor b, perpendicular a B orientadosegún el eje x. El momento µ tiene una proyección enel plano x-y que vale µsenθ, pero esta proyección estágirando en el plano con frecuencia de 42.57 MHz.Cuando durante su giro atraviesa la dirección ypositiva el par ejercido por el campo b orientado segúnx tiene una componente z de valor Γz µsenθb, perocuando atraviesa la dirección —y aparece un par sobrez del mismo valor pero de signo opuesto. Es decir: si elcampo b está orientado según x el par neto ejercidosegún z en un segundo ha sido aproximadamente21000 veces positivo y 21000 negativo por lo que suefecto neto sobre la posible variación de θ ha sidonulo. Algo muy distinto sucede si el campo actuandosegún x es alterno y cambia con la misma frecuenciaque precesiona el dipolo. En este caso cuando la pro-yección está orientada según y positivo el campo b estásegún x positivo y cuando el dipolo se orienta según ynegativo, b lo está según x negativo. El efecto esentonces acumulativo en el tiempo y el par ejercidopor b siempre actúa según el mismo sentido del eje zpor lo que puede inducir variaciones de θ. La acción

del campo b alterno es similar a la que ejerce unafuerza periódica sobre un columpio. Los momentosque absorben energía del campo alterno b lo hacenaumentado su energía potencial, esto es aumentandoel ángulo θ que forman con el campo. Este aumentoprogresivo produce una disminución de la imanaciónneta, (donde N es el número de protonespor unidad de masa) en la dirección del campo sepa-rando al sistema de su equilibrio termodinámico. Ladisminución de la imanación produce una variación deflujo magnético en una bobina en la que inducirá unvoltaje según la ley de Faraday. Si la bobina es capazde detectar la componente de la imanación en el planox-y observará un aumento según transcurre el tiempoen que actúa b y cuando b se anula disminuirá progre-sivamente hasta alcanzar su valor inicial, en el tiempode relajación Si el campo alterno b actúa mediantepulsos de duración t separados por intervalos detiempo t* superiores al tiempo de relajación en los queb es nulo la imanación en el plano x-y presentará varia-ciones como la indicada en la figura 4 al anularse b.Cuando b se anula se reinstaura el equilibrio y Maumenta hasta alcanzar su valor de equilibrio inicialantes de aplicarse b.

El fenómeno descrito fue descubierto y explicadopor Bloch y Purcell en 1946 y se conoce como reso-


Figura 4. Se representa el dipolo magnético generado por elspin del protón (delicadeza del Dr. Javier Lafuente)

nancia magnética nuclear o RMN. Su descubrimientoles condujo a la recepción del Premio Nobel en 1952.Desde entonces la RMN ha sido una herramienta mag-nífica para análisis de moléculas en el campo de laquímica y en especial de la química orgánica y bio-química. Nos encontramos, pues, ante un fenómenofísico bastante bien conocido y aplicado con éxito endiagnosis que puede, por tanto, considerarse dentro delámbito de la ciencia dura.

Dos parámetros son medidos por los equiposactuales de RMN utilizados en diagnosis médica, laintensidad de la imanación y el tiempo de relajación.La imanación es tanto mayor en la resonancia cuantomayor sea el número de protones por unidad de masa óde volumen. Este valor permite distinguir unos tejidosde otros, supuesto que son conocidas la densidad deprotones de hidrógeno en cada uno de ellos. El otroparámetro es el tiempo de relajación que como yahemos indicado depende del entorno térmico. Elmismo tejido, con la misma densidad de núcleos dehidrógeno, aunque tengan la misma imanación puedetener distintos tiempos de relajación según la natu-raleza de su entorno. Es curioso que un campo alternode muy baja intensidad sea capaz de vencer al campoconstante de 10000 Gauss sacando a la imanación dela posición en la que este campo intenso la habíafijado. Es el encanto de los fenómenos de resonanciaen los que pequeñas fuerzas, pero ejercidas a la fre-cuencia adecuada, son capaces de producir enormesefectos.

Imaginémonos ahora tumbados en la camilla de unequipo de resonancia magnética nuclear donde nosencontramos sometidos a un campo magnético uni-forme B 10000 Gauss, campo que es en intensidad20000 veces superior al campo magnético terrestre enel que habitualmente estamos constantementeinmersos. Nosotros no notamos nada aparte de la inco-modidad, que puede llegar a ser intensa, del confina-miento en el interior del solenoide, pero nuestrosnúcleos de hidrógeno están precesionando y aproxi-mándose a la dirección del campo. Si este es uniformetodos los protones precesionan a la misma frecuencia.Suponiendo que un gran ordenador midiera lostiempos de relajación y las intensidades de la ima-nación, cabe aún preguntarse cómo distinguiría lafuente de la señal recogida, de qué parte del cuerpoproviene, cómo se pueden obtener imágenes de las dis-

tintas partes del cuerpo. Las imágenes pueden gene-rarse de intensidades y tiempos de relajación, aso-ciando estos valores a distintos tonos. Pero, ¿cómosaber que la bobina detectora contiene informaciónsolo de un volumen concreto de nuestro cuerpo?

Esta respuesta la dio un profesor de la Universidaddel Estado de Nueva York en Stony Brook llamadoPaul Lauterbur. Propuso añadir al sistema unoscarretes degradiente, que son por cierto los respon-sables del ruido desagradable que oyen los pacientes, yque producen variaciones locales de la intensidad decampo en torno a los 10000Gauss. De esta maneracada zona del cuerpo tiene una frecuencia propia deprecesión distinta. El ordenador puede escrutar la den-sidad de protones y el tiempo de relajación de cadazona del cuerpo. De este modo cada pixel correspon-diente a una zona detrminada adquiere en la imagen untono que se puede controlar por su tiempo de rela-jación, su intensidad o la combinación adecuada deambas. Las ideas de Lauterbur y los trabajos deMansfield sobre la transformada de Fourier en elespacio directo se consideran contribuciones básicasque permitieron el nivel de excelencia que haadquirido a día de hoy la diagnosis mediante RMN. Escurioso señalar que el trabajo inicial de Lauterbur fuerechazado por Nature si bien el reconocimiento a latranscendencia científico-técnica de su contribuciónquedó fuera de duda con la concesión, junto aMansfield, del Premio Nobel en 2003. En el intervalocomprendido entre 2009 y 2013 un 60% de los trabajosde investigación publicados sobre diagnosis tratan deRMN. Un magnífico texto que condensa todo lo rele-vante de las aplicaciones al radiodiagnóstico de laRMN es le tesis doctoral del Dr. Javier Lafuente delHospital General Universitario “Gregorio Marañón”titulada: ”Secuencias rápidas en imágenes porRMN, valoración de parámetros de la secuenciaturbo spin-eco para utilización del contraste y suutilidad clínica: Fourier parcial segmentado”Octubre de 1998 Universidad Complutense.

No hay duda de que el magnetismo de nuestroselectrones es muy, muy débil y más débil aún el denuestros núcleos atómicos. Sin embargo, un magne-tismo tan débil como el nuclear del cuerpo humano esposible que, mediante la más sofisticada tecnología,sea detectable y útil para nuestra salud. Aunque es todomuy distinto de cómo Mesmer especulaba no hay duda


de que la RMN ha detectado algo de nuestro magne-tismo animal.

V. ¿ENEMIGOS DE LA SALUD?

Es una realidad incuestionable que los camposelectromagnéticos producidos por los seres humanoshan aumentado en intensidad y rango de frecuencias deforma exponencial desde el siglo XIX hasta vuestrosdías. Los sistemas de comunicaciones, telefonía móvil,emisoras de radio y televisión, radares militares yciviles, las líneas de suministro de energía eléctrica,los billones y billones de imanes que forman los discosduros, los videos, los motores y generadores, toda latecnología participa en mayor o menor grado de lacontribución de los campos electromagnéticos, CEM,artificialmente creados por los hombres. Ante esta rea-lidad parece natural que nos hayamos preguntado porlos `posibles efectos nocivos que sobre la saludpudiera tener esta proliferación gigantesca de camposelectromagnéticos. Esta competencia entre señaleselectromagnéticas por adueñarse del espacio atmos-férico ha generado problemas de compatibilidaddebidos a la interferencia de campos utilizados en dis-tintas aplicaciones tecnológicas. Un ejemplo bienconocido es el de la interferencia de ondas de telefoníamóvil con ondas de navegación aérea que han obligadohasta ahora a apagar los teléfonos móviles durante losvuelos. Ante la cuestión relativa a los posibles efectosnocivos como ante cualquier pregunta fundada sepuede, siguiendo el comienzo del libro “De Mag-nete”, adoptar una postura crítica y científica o unapostura menos científica basada en creencias y especu-laciones metafísicas.

La dificultad asociada a la falta de conocimiento endetalle de muchos de los complejísimos procesos bio-lógicos obliga a admitir la necesidad de investigar talesefectos con el rigor característico de los experimentosseguros, aunque como veremos más abajo la experi-mentación ha sido bastante exhaustiva; pero dado quelos avances tecnológicos son muy rápidos comparadoscon la duración de vida humana y que esta es muycorta comparada con el ritmo del aumento del conoci-miento hay que adoptar criterios políticos y socialesque basados en el conocimiento científico a día de hoysean capaces de sintetizar un mínimo de seguridad conlas ventajas derivadas de los usos de las tecnologíareferidas. En resumen, durante el tiempo necesario

para encontrar una contestación científicamenterigurosa de la cuestión es posible que el uso de la tec-nología haya tenido tiempo suficiente para dañarnos.Por tanto, hay que improvisar soluciones inteligentes einmediatas que siendo lo más respetuosas con el estadoactual del conocimiento científico añadan algúnmargen razonable de seguridad. Debido a la descom-pensación entre el ritmo al que surgen nuevas tecno-logías y el ritmo al que se alcanza la comprensión detodas sus implicaciones resulta inevitable vivir la evo-lución y el desarrollo sin una fracción de riesgo.

Hay que reconocer que cualquier avance tecno-lógico conlleva una inquietud que nace de la compo-nente más conservadora que todos compartimos y quedebe subyacer en alguna parte de nuestros genes yaque, sin duda, constituye paradójicamente una defensaevolutiva. Quizás sea esa enorme diferencia de ritmosentre la evolución natural y la evolución cultural la quenos hace rechazar instintivamente las novedades. Sedijo que la salud no podría ser indemne a la velocidaddel automóvil. Pero este argumento no fue aplicable alcaso del amianto del que muy posteriormente a su usose supo que era un agente cancerígeno. No todo lonuevo es inocuo, aunque quizás lo sea más que lo quetenemos propensión a pensar. Es evidente que la com-plejidad de los procesos bioquímicos —que hemostratado de ilustrar con anterioridad para el caso de lasmás simples bacterias con el ejemplo de la fotosín-tesis— no permite concluir absolutamente nada ciertosobre los efectos de los CEM sobre la salud. Pero lanecesidad de esa síntesis entre seguridad y uso de losCEM, que surge de que hay poca gente dispuesta aprescindir de Internet, de la telefonía móvil de la radioo de la energía eléctrica mientras no exista certeza desu carácter patógeno, ha obligado a los países, y ennuestro caso a la Unión Europea, a realizar un esfuerzode revisión bibliográfica científica de lo conocidosobre estos efectos. Se considera conocido aquello queconstituye un resultado de experimento fiable. A conti-nuación del análisis de lo bien establecido la UE se haencargado de elaborar una serie de recomendaciones.

Es cierto que existen miles de artículos al respecto(solo referentes a los posibles efectos sobre la saludhumana hay publicados 25000 trabajos) pero final-mente todos recurren, aparte de los mejor conocidosefectos térmicos, a tres posibles causas de interaccióndel campo con la salud, estas son: la presencia en las


células de nanopartículas ferrimagnéticas; la modifi-cación que la presencia de campos magnéticos pudieraintroducir en la cinética de recombinación de radicaleslibres, presentes en las múltiples reacciones biológicascatalizadas por proteínas —como hemos discutido enel caso de la fotosíntesis— y finalmente, el efectociclotrónico que se induciría por campos electromag-néticos variables en el tiempo que se combinan con elcampo magnético estático del ambiente.

Debe tenerse siempre en consideración la dife-rencia que existe entre campos magnéticos constantesen el tiempo y campos magnéticos alternos. Loscampos magnéticos variables en el tiempo generan uncampo eléctrico que según la ley de Faraday vienedado por la relación: . El campo eléc-trico generado por el campo magnético variable en eltiempo actúa sobre las cargas eléctricas que poseen losiones o bien los radicales cargados de las macromolé-culas cuya química es responsable de los fenómenoscaracterísticos de la vida. Este campo eléctrico puedeinfluir en la configuración de las moléculas de proteínay modificar de este modo la acción enzimática de lamisma. Este efecto está mucho menos referido en laliteratura y aunque no puede ser invocado cuando seaplican campos magnéticos estáticos sí que puede sermuy relevante bajo la acción de campos de frecuenciamedia o alta.

Si conviene, sin embargo, establecer las siguientesconsideraciones: Solamente las demostraciones mate-máticas que tratan sobre objetos ideales son sujetos decerteza. Todas las ciencias naturales, física, química ybiología carecen de certezas absolutas excepto en loque se refiere a la medida de sus magnitudes con laincertidumbre ineludible del error experimental. Lasciencias experimentales construyen teorías sobre prin-cipios que permiten explicar los resultados experimen-tales y deducir nuevos fenómenos y experimentos.Basta que un resultado experimental, entre millonesque la sustenten, contradiga la teoría para que éstadeba revisarse. Esta falta de certeza absoluta de laciencia no ha sido obstáculo, sino más bien estímulo,para el avance indiscutible de la ciencia y del conoci-miento científico.

Como se indica en los renglones anteriores, milesde publicaciones científicas, sobre el tema de salud yCEM, con resultados no siempre congruentes han apa-

recido en los últimos años. El problema tiene tambiénuna serie de connotaciones sociales y políticas que aúncontribuyen mas a la dificultad de encontrar unmínimo consenso a partir de los artículos publicadosya que las noticias de los medios se mezclan con lostrabajos científicos en la formación de opiniones ale-jadas en su origen en muchos casos de los requisitosexigidos por una auténtica opinión científica. Ante estepanorama tan confuso es de gran utilidad recurrir aInstituciones de prestigio que han elaborado norma-tivas a partir del análisis exhaustivo de la literaturacientífica publicada en revistas del SCI. En 1998 elComité conocido como International CommissiononNon-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) traba-jando bajo los auspicios de la OMS estableció loslímites de intensidades de CEM para las distintas fre-cuencias de los mismos tras analizar los artículospublicados. Estos límites se establecen con un margende precaución como aquellos para los que CEM deintensidad inferior a los límites nunca se ha conocidorigurosamente que hubieran producido efectos de dañosobre la salud.

El planteamiento de los grupos más exigentes conlas medidas de precaución está basado en el hecho deque nadie puede asegurar que los CEM no puedaninfluir negativamente en la salud humana. Aunque esobvio que vivimos gracias a la energía electromag-nética que nos llega del Sol, que estamos sumergidosen campos eléctricos y magnéticos atmosféricos, quelas interacciones electromagnéticas que gobiernan la


Figura 5. La señal inducida en la bobina que detecta la ima-nación transversal al campo estático B al apagarse el pulso deradiofrecuencia. La frecuencia de la oscilación es la frecuenciade la resonancia y el tiempo que tarda en amortiguarse es eltiempo de relajación. (delicadeza del Dr. Javier Lafuente)

química de la vida constituyen la base física de la bio-logía y que la acción de CEM de la misma intensidadque los CEM existentes en la Naturaleza es de esperarque no produzcan daños importantes, el principioesgrimido por estos grupos de extrema sensibilidad nodeja de ser cierto. En efecto, nadie puede decir concerteza absoluta que los campos electromagnéticos deintensidad inferior a un cierto umbral aplicadosdurante un cierto intervalo de tiempo a un ser humanono hacen daño a la salud. Lo que si se puede decir y dehecho dice con rotunda nitidez la página web de laOrganización Mundial de la Salud, OMS (ó WHO eninglés), fechada en 2012 es: A number of national andinternational organizations have formulated guide-lines establishing limits for occupational and resi-dential EMF exposure. The exposure limits for EMFfields developed by the International Commission onNon-Ionizing Radiation Protection(ICNIRP)- a non-governmental organization formally recognised byWHO, were developed following reviews of all thepeer-reviewed scientific literature, including thermaland non-thermal effects. The standards are based onevaluations of biological effects that have been esta-blished to have health consequences. The main con-clusion from the WHO reviews is that EMF exposuresbelow the limits recommended in the ICNIRP interna-tional guidelines do not appear to have any knownconsequence on health.

En este párrafo se resume lo que es el estado actualde la ciencia respecto al efecto de los campos electro-magnéticos sobre la salud. Dice la OMS en 2012, queLa Comisión Internacional de Protección sobre laRadiación No Ionizante, tras revisar la literatura cien-tífica, mas de 25000 artículos publicados en revistasreconocidas y recogidas en el Science Citation Indexdurante los últimos treinta años y la mayoría sobrecampos de 50 ó 60 Hz, al ser los más comunes hastaahora, así concluye: que no parecen producir dañosconocidos sobre la salud para intensidades de campoinferiores a los límites de exposición fijados por estamisma Comisión en 1998. Si se puede decir, por tanto,que el análisis de una enorme cantidad de datospermite inferir que no se detectan daños producidospor campos cuya intensidad se mantiene inferior a uncierto umbral. No obstante en el mismo documento dela OMS ó WHO se recoge, como se muestra a conti-nuación, que existen algunos vacíos en el conoci-miento de los efectos biológicos de los campos que

justifican mantener las investigaciones en el sentido deprofundizar en ellos. Los efectos biológicos descono-cidos no tienen asociado necesariamente ningúncarácter de daño a la salud ya que en ese caso se habríaindicado en el párrafo anterior en que se reconoce queno se detectan daños conocidos; finalmente, la OMSindica:In the area of biological effects and medicalapplications of non-ionizing radiation approximately25,000 articles have been published over the past 30years. Despite the feeling of some people that moreresearch needs to be done, scientific knowledge in thisarea is now more extensive than for most chemicals.Based on a recent in-depth review of the scientific lite-rature, the WHO concluded that current evidence doesnot confirm the existence of any health consequencesfrom exposure to low level electromagnetic fields.However, some gaps in knowledge about biologicaleffects exist and need further research.

No debe extrañar ni presentar contradicción con locomentado el que muchos trabajos publicados, muchosinvestigadores científicos y que varias organizacionessociales y políticas soliciten que se aumenten las pre-cauciones y se rebajen las intensidades definidas por elICNIRP. Estas solicitudes y/o sugerencias no cambianla definición científica de la línea que define el límitede intensidades por debajo del cual no existe evidenciade daño conocido par la salud.

Las intensidades límites indicadas por la ICNIRP,han sido aceptadas por la OMS, la AgenciaInternacional contra el Cáncer, y la Comisión Europeaen la Recomendación1999/519/CE. El Comité deExpertos del Ministerio de Sanidad y Consumo creadoen 2000 y el Comité Asesor de Radiofrecuencias ySalud creado bajo los auspicios de la FundaciónComplutense en 2005. En estos párrafos de la OMS yen los documentos del ICNIRP, aceptados por muchasasociaciones científicas de prestigio, es donde seencuentra el máximo esfuerzo de síntesis de una lite-ratura científica tan extremadamente compleja.

CONCLUSIÓN

Las sombras de Paracelso y Mesmer continúan gra-vitando en el entorno del Magnetismo de hoy. Junto alos siempre presentes especuladores filosóficos otros


más austeros investigadores han continuando abriendoel camino del conocimiento científico sobre el magne-tismo real de nuestro cuerpo, el asociado a los elec-trones, protones y corrientes eléctricas que fluyen pornuestras arterias y comunican nuestras neuronas. Lasconsecuencias de este conocimiento científico sí queestán siendo ciertamente beneficiosas para nuestrasalud. A veces se tiende a asociar la poesía más con lafábula y ficción científica que con la propia ciencia.¿No es hora de que descubramos la estética en laverdad científica? ¿No es bello saber que la mayoría denuestra masa está formada por protones que son brú-julas que permiten observarnos por dentro con unanitidez nunca soñada?


Figura 6. El mesmerismo permanece vivo en 2014. Foto toma-da en Francia este año. (Delicadeza del Dr. Juan Rojo)

desde el remoto atractivo de los imanes a la … · del magnetismo ha progresado de forma...

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