(S.447) Es gibt eindeutige experimentelle Beweise dafür daß elektromagnetische Felder im Bereich von ELF ( extremely low frequency ) bis UHF ( ultra high frequency ) ( 10 Hertz bis 450 Megahertz ) direkt auf Gehirngewebe einwirken. Ein auffallendes Merkmal bei einigen dieser beobachteten Einwirkungen von schwachen radiofrequenz ( RF ) Feldern ist ihre Abhängigkeit von Modulationsfrequenzen im ELF Bereich und nicht von der Frequenz des Trägers.
(S.455) Die Resonanzfrequenz des menschlichen Kopfes liegt zwischen 400 und 500 MHz während in der Längsachse des Körpers die Resonanzfrequenz und damit die höchste Absorption elektromagnetischer Wellen für geerdete Körper um 35 MHz und für isolierte Körper um 70 MHz liegt. In den Achsen des Körpers von vorne nach hinten und von rechts nach links liegt die Resonanzfrequenz zwischen 135 MHz und 165 MHz. Die vom Körper absorbierte Energiemenge bei einer Bestrahlung mit einer Leistung von 10 Milliwatt pro Quadratzentimeter ( der maximal erlaubte Durchschnittswert über 6 Minuten nach den US Grenzwerten für Mikrowellen ) zeigt bei Modellen für menschliche und tierische Körper daß die Energieaufnahme bei Resonanzfrequenzen und in der Nähe von leitenden Grundflächen oder Reflektoren stark erhöht sind. Wenn Erdung und Reflektion kombiniert werden, ist die Energieaufnahme erstaunlich hoch. Die Energieaufnahme von Modellen von Menschen bei einer Leistungsdichte von 10 mW / cm2 sagen einen SAR ( specific absorption rate ) Wert voraus, der 35 bis 70 fach über dem Wert für den Stoffwechselgrundumsatz liegt.
(S.478) Elektromagnetische Felder in der Umwelt nehmen Einfluß auf verhaltens-, neurophysiologische und chemische Vorgänge im zentralen Nervensystem von Säugetieren. Eine Bewertung aller möglichen Mechanismen der Einwirkung ist zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht möglich. Und die Kombinationen der verschiedenen physikalischen Parameter die getestet werden können ergeben offensichtlich so viele Kombinationen, daß es aus finanziellen Gründen sowie aus Gründen des effektiven Einsatzes wissenschaftlicher Arbeitskraft notwendig war, zuerst die Auswirkungen derjenigen elektromagnetischen Felder zu untersuchen, von denen man annahm, daß sie am wahrscheinlichsten auf das Gewebe des zentralen Nervensystems einwirken. (...)
Ein breites Spektrum von Radiofrequenz- und Mikrowellentträgerfrequenzen wurde getestet, im wesentlichen ohne Hinweise auf Effekte die allein auf die Trägerfrequenz zurückzuführen sind soweit die Energie unterhalb der Schwelle wesentlicher Erwärmung blieb. Aber eine offensichtliche Häufung höherer Empfindlichkeit ( des zentralen Nervensystems ) wurde bei Amplitudenmodulation des Trägers mit einer Frequenz zwischen 1 Hz und ungefähr 40 Hz festgestellt. Es gibt auch Beweise für Einflüsse von mit höheren Frequenzen zwischen500 Hz und 1500 Hz pulsmodulierten Radiofrequenz- und Mikrowellenfeldern, während ein unmoduliertes Feld mit einer gleichen durchschnittlichen Energiedichte und der gleichen Trägerfrequenz keine Wirkung hatte. Wie bei bestimmten hämatologischen und immunologischen Wirkungen sowie bei Wirkungen auf das Nervensystem von Meereswirbeltieren, wurden amplitudenabhängige Fenster für die Wirkungen entdeckt.
(S.484/485) Da Radiofrequenz Felder stärker in das Gewebe eingekoppelt werden, als ELF Felder, induzieren sie bei vergleichbaren Spannungsgefällen in der Umgebung viel stärkere elektrische Spannungsgefälle in biologischem Gewebe. So kann man davon ausgehen, daß Radiofrequenzfelder von ungefähr 100 MHz bei einer Bestrahlungsdichte von 1 mW pro Quadratzentimeter ( 61 V/m ) ein Spannungsgefälle in der Größenordnung des EEGs ( Elektroencephalograms ) ( 10-100 mV/cm ) induzieren, wobei die Stärke auch von den obengenannten, von der Körpergröße abhängigen, Resonanzeffekte abhängig ist. Über mehrere Tage anhaltende Veränderungen im EEG von Kaninchen wurden nach einer Bestrahlung von 2 Stunden täglich während 4-8 Wochen mit einem mit 14- 16 Hz amplitudenmodulierten elektromagnetischen Feld von 5 MHz beobachtet.
( Takashima, S.; Onoral, B.; Schwan H.P.: Effects of modulated RF energy on the EEG of mammalian brains.In: Radiat. Environ. Biophys. 16: 15-27, 1979 )
Felder mit Amplituden von 90-150 V/m verstärkten die EEG Aktivität bei 10-15 Hz und 500 V/m Felder verstärkten 4-5 Hz Wellen. Bei diesen Bestrahlungen kam es nicht zur Erwärmung des Gewebes. „Ausbrüche“ von EEG Wellen in verschiedenen Gehirnbereichen der wachen Katze als bedingter Reflex auf einen Lichtblitz ( die damit eine erlernte Reaktion darstellten ) wurden auf Beeinflussung durch ein 147 MHz 0.8 mW/cm2 elektromagnetisches Feld getestet, das mit der vorherrschenden Frequenz des ausgesuchten vorübergehenden EEG Musters moduliert wurde.
( Bawin, S.M.; Gavalas – Medici, R.; Adey, W.R.: Effects of modulated very high frequency fields on specific brain rhythms in cats.In: Brain Res. 58: 365-384, 1978 )
Die bestrahlten Tiere waren einer Kontrollgruppe in der Geschwindigkeit und Genauigkeit ( ausgedrückt durch die Bandbreite des EEG Spektrums während der erlernten Reaktion ) und Widerstand gegen das Verlernen ( mindestens 50 Tage gegenüber 10 Tage ) überlegen. Die Spezifizität der Frequenz der Modulation wurde an einer anderen Gruppe von untrainierten Tieren getestet wobei spontane vorübergehende Muster benutzt wurden, um die amplitudenmodulierten VHF elektromagnetischen Felder verschiedener Trägerfrequenzen für kurze Zeiten ( 20 Sekunden nach jedem Ausbruch ) auszulösen. Die Elektromagnetischen Felder traten nur bei Modulation mit Frequenzen in der Nähe der biologisch dominanten Frequenzen des ausgewählten speziellen EEG Rhythmus als Verstärker ( bei der Zunahme der Zahl der spontanen Rhythmen ) auf. Obwohl in dieser Studie Metall Gehirnelektroden verwendet wurden, ergab sich durch Spektralanalyse der EEG Aufzeichnungen zwischen den „Ausbrüchen“ keinerlei künstliche Verstärkung von aufgeprägten Feldern an Gehirn - Elektroden Übergängen.
Über eine anhaltende Komponente in der Spektralanalyse des Ratten EEG in der Höhe der Pulswiederholrate eines Mikrowellenfeldes nach der Bestrahlung wurde berichtet.
( Servantie, B.; Servantie A.M.; Etienne, J.: Synchronization of cortical neurons by a pulsed microwave field as evidence by spectral analysis of electrocorticograms from the white rat.In: Ann. NY Acad. Sci. 247: 82-86, 1975 )
Einer 10 tägigen Bestrahlung mit einem 3 GHz Feld bei 500-600 Pulsen pro Sekunde ( 1,0 Mikrosekunde Dauer, durchschnittliche Energiedichte 5,0 mW/cm2 ) folgte eine deutliche EEG Spitze bei der gewählten Impulsfrequenz, die sich in Zyklen, die mehrere Minuten dauerten, verstärkte und abschwächte. Die hohe Frequenz der hervorgerufenen Spitze im Spektrum der Gehirnwellen, über die in dieser Studie berichtet wird, könnte auf einen anderen Übertragungsmechanismus als das antrainieren von EEG Mustern hinweisen, wobei Dendriten der Neuronen des Gehirns der angenommene Ort der Beeinflussung durch natürlich-dominante Frequenzen unter 50 Hz sind.
(S.487) Gehirngewebe von neugeborenen Hühnern wurden mit einem mit Frequenzen von 0,5 bis 35 Hz zu 80 - 90 % amplitudenmodulierten elektromagnetischen Feld einer Frequenz von 147 MHz bei einer Leistungsdichte von 0,8 mW/cm2 bestrahlt. Unmodulierte Felder und Modulationsfrequenzen von 0,5 bis 3 Hz verursachten keine signifikante Veränderung im Ausstoß von ( Anmerkung: radioaktiv markierten ) Ca2+ Ionen. Im Gegensatz dazu stand ein zunehmender Ausstoß bei Modulationsfrequenzen von 6 Hz ( 10,1%, P<0,05 ), 9 Hz ( 14,3%, P< 0,05 ), 11 Hz ( 16%, P<0,01 ), und 16 Hz ( 18,5%, P<0.01 ). Diese Wirkung nahm bei Modulationsfrequenzen zwischen 20 und 35 Hz bei zunehmender Frequenz ab. (...)
Diese Experimente wurden von unabhängiger Seite mit einem Elektromagnetischen Feld von 147 MHz wiederholt und haben die Existenz dieses Modulationsfrequenz Fensters zwischen 9 und 16 Hz bestätigt. Die spätere Studie hat auch statistisch signifikante Effekte bei Leistungsdichten um 1,0 mW/cm2 gezeigt. Dieses Leistungsdichte Fenster wurde auch bei Gehirngewebe von Hühnern beobachtet das einem sinusförmig mit 16 Hz modulierten elektromagnetischen Feld mit einer Frequenz von 450 MHz ausgesetzt war. Verstärkter Ausstoß von ( radioaktiv markiertem ) Ca2+ fand nur bei 0,1 und 1 mW/cm2 statt ( p<0.01 ) aber nicht bei 0,05 und 5 mW/cm2. Dosimetrische Messungen zeigten Spannungsgefälle in der Größenordnung von 100 mV/cm bei einer Bestrahlung mit einer Energiedichte von 1,0 mW/cm2.
(S.477) Feldstärken von 500 Mikrowatt und darüber riefen Autoimmunerkrankungen mit der Produktion von Antihirn und Antileber Antikörpern hervor.
( Shandala, M.G.; Rudnex, M.I.; Vinogradov, G.K.; Belonozhko, N.G.; Gonchar, N.M.:Immunological and hematological effects of microwaves at low power densities In: Proc. Int. Union Radio Sci.; Symp. on Biological Effects of Electromagnetic Waves, Airlie, VA, 1977, p.77
(S.489) Relativ schwache 1,2 GHz elektromagnetische Felder ( 2,4 mW/cm2 CW; oder moduliert mit 1000 Pulsen pro Sekunde, Pulsdauer 0,5 Mikrosekunden, Pulsleistung 2,0 mW/cm2 und 0,2 mW/cm2 Durchschnittsleistung ) verstärkten die Aufnahme von Natrium Fluorescin ( in das Gehirn ) bei betäubten Ratten nach 30 Minuten Bestrahlung.
( Frey, A.H.; Feld, S.R.; Frey, B.: Neural function and behavior.In: Ann. NY Acad. Sci. 247: 433-439, 1975 )
Die Aufnahme von Farbe wurde durch Betrachtung von Hirnschnitten bei UV Licht bewertet. Gepulste Strahlung war 2,5 fach effektiver als das unmodulierte Feld, obwohl die durchschnittliche Leistung des CW Feldes um eine Größenordnung größer war als das gepulste Feld. (...)
Die Aufnahme von ( radioaktiv markiertem ) D- Mannitol war leicht aber ständig erhöht im Hypothalamus, im Hippocampus und im Neocortex von bestrahlten betäubten Ratten verglichen mit nicht bestrahlten Ratten. Auch hier gab es Beweise für ein Empfindlichkeitsfenster für die Pulsfrequenz. 50 Pulse pro Sekunde von 10 Mikrosekunden Dauer ( durchschnittliche Leistungsdichte 0,3 mW/cm2 ) waren gleichbleibend effektiver im Hervorrufen von D-Mannitol Aufnahme als 10 Mikrosekunden Pulse mit einer Wiederholrate von 1000 Pulsen pro Minute ( durchschnittliche Leistungsdichte 2.0 mW/cm2 ). Eine zweite ebenfalls mit betäubten Ratten durchgeführte Studie verglich die Aufnahme von jeweils radioktiv markiertem D-Mannitol, Inulin und Dextran bei Kontrolltieren und bei Tieren die einem elektromagnetischen Feld von 1,3 GHz mit 1000 Pulsen von 0,5 Mikrosekunden pro Sekunde ( durchschnittliche Leistungsdichte 0,3 mW/cm2 ) ausgesetzt wurden. Verstärkte Aufnahme von Mannitol und Inulin folgte einem örtlichen Muster ähnlich dem in der ersten Studie gesehenen, aber die größeren Dextran Moleküle wurden kaum aufgenommen.
(S.491/492) Das Phänomen des „Radiofrequenzhörens“, mit dem Gefühl eines durch gepulste Radiofrequenzstrahlung verursachten Klickens wurde zuerst von Frey beschrieben.
( Frey, A.H., Auditory system response to RF energy.In: Aerospace Med. 32: 1140-1142, 1961 )
Die unterste Grenze für die notwendige Energiedichte die ein Hören hervorrief war 1,6 Mikrojoule/cm2 für einen 1,31 GHz Puls und 5,0 Mikrojoule/cm2 für 3,0 GHz Pulse. Ein Patient mit Taubheit aufgrund der Unterbrechung der Schallübertragung im Ohr die hörte die Pulse bei den gleichen Grenzwerten wie gesunde Personen. Frey stellte ein Postulat der direkten Stimulierung der Nervenzellen auf. Es gibt jetzt viele Hinweise dafür die eine thermoelastische Expansion der Strukturen des Innenohres durch die absorbierte Energie des Pulses belegen, aber einige Aspekte dieses Phänomens unterstützen dieses Modell nicht. Die Hypothese des Strahlungsdruckes wurde von Frey zurückgewiesen. Andere Studien haben die physikalischen Parameter elektromagnetischer Felder auf die Grenze untersucht ab der das Geräusch zuerst wahrgenommen wird. Die Wahrnehmung des Geräusches hängt in erster Linie von der Spitzenleistung des Pulses ab sowie von der Pulsbreite.
( Frey, A.H.; Messenger, R., Human perception of illumination with pulsed ultra-high frequency electromagnetic energy.In: Science 181: 356-358, 1973 )
Für Pulse von 15 Mikrosekunden Länge mit einer Wiederholrate von 5 Pulsen pro Sekunde wurde über einen Grenzwert zwischen 2,3 und 20 Mikrojoule pro Quadratzentimeter für jeden einzelnen Puls berichtet.
( Cain, C.A.; Rissman, W.J.,Microwave hearing in mammals at 3,0 GHz.In: Biological Effects of Electromagnetic waves.Edited by C.C. Johnson und M.L. Shore,Rockville, MD: Bureau of Radiological Health, HEW Publ. 77-8010, 1976, p. 79-88 )
Die geringste Energiedichte der Einstrahlung für die Wahrnehmung der Pulse durch Menschen ist 40 Mikrojoule und die spezifische absorbierte Energiedichte beträgt 16 Millijoule pro Kilogramm für alle Pulsweiten unter 30 Mikrosekunden
( Guy, A.W.; Chou, C.K.; Lin, .C.; Christensen, D., Microwave induced acoustic effects in mammalian auditory systems and physical materials.In: Ann. NY Acad, Sci. 247: 194-218, 1975 )
Die Energie dieses Grenzwertes kann die Temperatur des Gewebes nur um 5 x 10 hoch – 6 Grad Celsius erhöhen. Trotzdem ist das Hören mit der Schnecke des Ohres mit der Absorption dieser Pulse geringer Energiedichte verbunden die auf eine Verschiebung der Basilarmembran hindeuten. Eine von einem Mikrowellenpuls hervorgerufene Druckwelle in destilliertem Wasser wird im Temperaturbereich von 0 – 4 Grad Celsius invertiert, verschwindet bei 4 Grad und erscheint wieder bei höherer Temperatur in guter Übereinstimmung mit der temperaturabhängigen Dichte des Wassers.
(S.500) Welche Grundlage auch immer zur Erklärung dieser spezifischen Einwirkungen ( von elektromagnetischen Wellen auf biologische Systeme ) gefunden wird, die aktuelle Forschung betont immer mehr die Bedeutung der Amplitudenmodulation von Radiofrequenz und Mikrowellen Feldern bei der Aufklärung der Muster der Einwirkung auf Gewebe. Ohne Modulation mit Frequenzen unter 1 kHz und für des zentrale Nervensystem unter 20 Hz, verringert sich die Empfindlichkeit biologischer Systeme und praktisch alle beobachteten Effekte unmodulierter elektromagnetischer Felder dieser Frequenzen scheinen thermischer Natur zu sein.