Physics and biology of mobile telephony

G J Hyland
Lancet 2000; 356: 1833-36

Inledning

Även om gränsvärdena - som mobiltelefonerna och deras basstationer håller sig under - skyddar för mikrovågsuppvärmning, finns det forskningsresultat som visar att den lågintensiva pulsade strålning som används för närvarande kan ha svag icke-termisk påverkan. Ifall denna påverkan innebär skadlig inverkan på hälsan så är nuvarande gränsvärden otillräckliga. Följande översikt ska granska den möjligheten närmare. Den strålning som används  har mycket låg effekt, men en oscillatorisk likhet mellan denna pulsade mikrovågsstrålning och vissa elektrokemiska processer hos människor bör väcka oro. Men eftersom icke-termiska effekter i sig beror på hur mottaglig den person är som utsätts, kan icke-termiska effekter förväntas vara lika kraftiga som termiska, vilket man också konstaterat; inte heller kan alla förväntas påverkas på samma sätt för samma strålning. Trots osäkerhet huruvida icke-termisk rapporterad påverkan har skadlig effekt på hälsan finns det överensstämmelser mellan en del av dessa effekter och neurologiska problem som rapporterats av en del mobiltelefonanvändare och av människor som exponerats under längre tid för strålning från basstationer. Detta bör ge en fingervisning om framtida forskningsinsatser.

Allmänhetens oro för eventuella skadliga effekter på hälsan av exponeringen för den strålning som används i GSM-mobiltelefoni visar knappast tecken på att ebba ut trots försäkringar från industrin och officiella organ som "UK National Radiological Protection Board (NRPB [Storbritanniens motsvarighet till Statens strålskyddsinstitut, SSI, översättarens anm.] att allt är gott och väl. I mars 1999 tillsatte den brittiska regeringen "the Independent Expert Group on Mobile Phones" under ordförandeskap av Sir William Stewart.
"The Stewart Report", Stewartrapporten¹, publicerades i maj 2000, och ger en del förnuftiga rekommendationer, men tyvärr exploateras en del av dess mindre klart formulerade slutsatser av industrin för att fördunkla problemet. Fortfarande obesvarad är frågan om skadliga hälsoeffekter framkallade av omtvistade icke-termiska effekter av den lågintensiva pulsade mikrovågsstrålningen.
Dessa eventuella effekter har man inte tagit någon hänsyn till när man satt upp nuvarande gränsvärden², vilka endast tar hänsyn till hur stor effekt strålningen maximalt får ha för att förhindra uppvärmning av vävnad i större utsträckning än kroppens värmereglerande mekanismer kan klara. Även om dessa gränsvärden, som är ett resultat av noggrann forskning under lång tid, är helt nödvändiga, återstår frågan  om i vilken utsträckning de är tillräckligt omfattande. Detta eftersom när det gäller levande system (och endast sådana) det finns många rapporter från de senaste 30 åren om att mikrovågor kan ha icke-termisk påverkan vid energinivåer betydligt lägre än dem som förorsakar märkbar uppvärmning³.

Avsikten med denna översikt är att ge läkare en beskrivning av hur mobiltelefonerna fungerar rent tekniskt och förklara hur lågintensiva pulsade mikrovågor kan påverka levande organismer, såväl termiskt som icke-termiskt. Vidare att förklara några av de rapporterade biologiska effekter som exponeringen för denna strålning kan ha, med förhoppningen att läkare ska bli medvetna om möjligheten att vissa symptom som deras patienter berättar om kan vara en följd av icke-termisk påverkan av denna slags strålning. [...]

[...]

Icke-termiska   biologiska effekter
Möjligheten att pulsade mikrovågor med den låga effekt som används i GSM-mobiltelefoni kan ha svag icke-termisk påverkan på levande organismer härrör från det faktum att mikrovågor är just vågor; de har andra egenskaper än den energinivå som regleras av gränsvärden. Denna mikrovågsstrålning har vissa väldefinierade frekvenser, vilket underlättar att den uppfattas av en levande organism (trots dess ultralåga effekt), varigenom organismen kan påverkas. Människokroppen är ett elektrokemiskt instrument med en enastående känslighet, vars regelbundna funktion och kontroll stöds av oscillerande elektriska processer av olika slag⁶. Varje sådan process arbetar med en specifik frekvens, och en del av dessa frekvenser råkar ligga nära dem som används av GSM. På det sättet kan en del endogena biologiska elektriska aktiviteter störas via oscillering av den inkommande strålningen på i stort sett samma sätt som radiomottagning kan störas.

De biologiska aktiviteter som är känsliga för störning från GSM-strålning innefattar elektriska aktiviteter som ligger på den cellnivå, vars frekvens råkar ligga i mikrovågsområdet och som hör ihop med ämnesomsättningen⁷. Det finns experimentella rön^7-9, dock inte allmänt accepterade, som bekräftar dessa endogena aktiviteter. Ytterst låga energinivåer av mikrovågsstrålning med en bestämd frekvens kan påverka så fundamentala processer som celldelning¹⁰. Vidare kan DTX-pulsens frekvens på 2 hz och TDMA-frekvensen på 8-34 hz motsvara elektriska frekvenser i den mänskliga hjärnan, särskilt delta- och alfahjärnvågorna. Det är alltså möjligt att levande organismer har en tvåfaldig känslighet för pulsade GSM-signaler, dvs både mot mikrovågorna och mot de pulsade TDMA- och DTX-signalerna med lägre frekvens. 
Att förneka den möjligheten samtidigt som man förbjuder användningen av mobiltelefoner i flygplan¹¹ och på sjukhus därför att det finns risk för att elektroniken i telefonerna stör annan elektronisk utrustning verkar ologiskt (ett förbud som ju beror på oro för icke-termisk påverkan).

Följaktligen beror möjligheten av icke-termiska effekter på en "oscillatorisk likhet" mellan den utifrånkommande strålningen och den levande organismen, vilket gör det möjligt för den levande organismen att reagera på pulsade mikrovågor med låg effekt  just genom sin förmåga att känna igen vissa speciella egenskaper som den ifrågavarande strålningens frekvens har. Detta till skillnad från uppvärmning, som beror på organismens förmåga att absorbera energi från det bestrålade området. Den strålning som behövs för att en levande organism ska känna igen dessa frekvenser ligger många gånger under vad man i allmänhet associerar med icke-termiska effekter. Denna påverkan är möjlig endast när organismen är vid liv med aktiverade endogena frekvenser; döda har platta elektroencephalogram.
Icke-termiska effekter beror således på en persons tillstånd när exponeringen för strålningen sker, dvs icke-termiska effekter är  icke-linjära. Ett fält med lågt energiinnehåll kan ge en till synes oproportionell reaktion (eller ingen alls) och vice versa, till skillnad från de förutsägbara termiska reaktionerna. Därför kan inte alla förväntas påverkas på samma sätt av identiska exponeringar för samma strålning.

Ett bra exempel på mänsklig sårbarhet för en icke-termisk elektromagnetisk påverkan är hur ljus som blinkar med en frekvens på omkring 15 hz kan framkalla anfall hos människor med ljuskänslig epilepsi¹². Det är inte främst mängden energi som absorberas från ljuset som framkallar anfallet utan snarare den information som överförs till hjärnan av blinkandets regelbundenhet på en frekvens som hjärnan "känner igen" därför att den stämmer överens med eller ligger nära en frekvens som hjärnan själv använder.

[...]

Eventuella associerade skadliga hälsoeffekter
Det är viktigt att betona att existensen av bevisade icke-termiska effekter inte betyder att skadliga hälsoeffekter är oundvikliga. Icke desto mindre tycks GSM-strålning påverka en mängd hjärnfunktioner (inklusive det neuro-endokrina systemet), och anekdotiskt rapporterade problem [rapporter om individuella fall; översättarens anm.] tenderar också att vara neurologiska, även om regelrätta bekräftelser av sådana rapporter baserade på epidemiologiska studier fortfarande saknas. Till exempel stämmer rapporter om huvudvärk överens med effekten av strålning på hjärnans dopamin-opiatsystem²⁷ och på genomträngligheten av blod-hjärnbarriären²⁶, vilka båda kan kopplas till huvudvärk^40,41. Rapporter om sömnrubbningar stämmer väl överens med effekter som strålning har på melatonin-nivåerna²⁵och på REM-[rapid-eye-movement]sömn³². Eftersom det dessutom inte finns någon anledning att anta att den förmåga som blinkande synligt ljus har att sätta igång epileptiska anfall¹² inte skulle kunna gälla också mikrovågsstrålning (som kan nå hjärnan genom skallbenet) som blinkar med en liknande låg frekvens, jämte det faktum att exponering för pulsade mikrovågor kan förorsaka epileptiska anfall hos råttor²⁴, så är rapporter om epilepsi hos en del barn exponerade för strålning från basstationer kanske inte så förvånande. Jag har hört berättas om ett barn vars anfall minskar när masten inte är i bruk, utan att hon eller hennes föräldrar har vetskap därom (eller när hon är bortrest), men ökar igen när basstationen åter är i bruk eller när hon återvänder hem.

Till sist bär nämnas att den signifikanta ökningen (med en faktor mellan 2 och 3) av förekomsten av neuroepiteliala tumörer (på den sida av huvudet där mobiltelefonen hållits) som upptäckts i en landsomfattande studie i USA⁴² stämmer överens inte bara med GSM-strålningens genotoxicitet, som ökade DNA-strängbrott²⁸ och bildandet av defekta kromosomer och mikronuclei visar, utan också med dess påskyndande påverkan på utvecklingen av tumörer⁴³. Dock är som Rothmans översikt visar de epidemiologiska beläggen för att samband med användningen av mobiltelefoner på det stora hela svagt⁴. Men man kan ändå inte förneka att icke-termiska effekter av de mikrovågor som används i mobiltelefoni verkligen har potentiella möjligheter att förorsaka skadliga hälsoreaktioner av rapporterat slag, och denna möjlighet bör inte negligeras även om endast en minoritet av människorna är i riskzonen. Huruvida en person påverkas eller inte kan till exempel bero på stressnivån före exponeringen; om den är tillräckligt hög kan det extra påslaget av mikrovågsexponering räcka för att utlösa en avvikande reaktion som annars skulle ha förblivit latent. Det sägs ofta att anekdotiska rapporter om hälsoproblem bör avfärdas, men med tanke på hur få systematiska epidemiologiska studier av denna nya teknik som gjorts är sådana rapporter en oumbärlig informationskälla, något som också bekräftades i den brittiska parlamentariska kommittérapporten från 1999⁴⁴.

Barn under tolv år kan förväntas vara mera känsliga för skadliga hälsoeffekter än vuxna, eftersom absorbtionen av mikrovågor för GSM-systemet är allra störst⁵ i föremål som har ungefär samma storlek som ett barnhuvud, vilket beror på "huvudresonanseffekten" och på att strålningen mycket lättare kan tränga igenom barns tunnare skallben. Även frekvensen 8 till 34 hz och 2 hz som pulserar i DTX-mobiltelefonerna ligger i alfa- respektive deltahjärnvågsområdet. Hos barn har inte växlingen mellan alfa- och deltavågor stabiliserats förrän de är tolv år. Immunsystemet, vars effektivitet minskar av denna typ av strålning^19,25, är dessutom redan tidigare svagare hos barn. Det gör att de har svårare att stå emot skadliga hälsoeffekter som kan framkallas av ständig exponering, inte bara av pulsad mikrovågsstrålning utan också av mer genomträngande lågfrekventa magnetfält som härrör från de vågor av ström från mobiltelefonens batteri som kan nå 40 mikrotesla (som högst) nära telefonens baksida⁴⁵. Det finns djurförsök som indikerar att dessa magnetfält är skadliga.

När det gäller strålning från basstationer är rapporter som härrör från djurstudier särskilt värdefulla, eftersom man i sådana fall inte kan hävda att reaktionerna är psykosomatiska. Av särskilt intresse är en rapport om nötboskap⁴⁶ som visar på kraftigt minskad mjölkproduktion, avmagring, missfall och dödfödslar. När boskapen flyttas till betesmarker på långt avstånd från masterna förbättras deras tillstånd men försämras igen när de förs tillbaka. Denna skadliga effekt visade sig först efter att en mikrovågsantenn för GSM-systemet installerades på ett torn som tidigare endast överförde icke-pulsade televisions- och radiosignaler.

Slutligen bör vi som stöd för tanken att man verkligen kan få skadliga hälsoefekter av icke-termisk påverkan av den typ av strålning som i dag används för mobiltelefoni påminna oss om hur Sovjet under "kalla kriget" utsatte västs ambassader för mikrovågsstrålning (med en effekt som låg mellan mobiltelefonens och basstationens) med en uttalad avsikt att åstadkomma skadliga hälsoeffekter, något som man också lyckades med⁴⁷.

Referenser

1 Independent Expert Group on Mobile Phones. Mobile phones and health. London: Stationery Office, 2000 and http://www.iegmp.org.uk/

2 Anon. Guidelines for limiting exposure to time varying electric, magnetic and electromagnetic fields (up to 300 GHz).  Health Phys  1998; 74: 494-522.
[PubMed] 

3 Hyland GJ. In: Scientific advisory system: mobile phones and health vol II, appendix 15: 86-91. London: Stationery Office, 1999. 

4 Rothman KJ. Epidemiological evidence on health risks of cellular telephones. Lancet 2000; 356: 1837-40 [Text] 

5 Gandhi OP, Lazzi G, Furse CM, et al. Electromagnetic absorption in the human head and neck for mobile telephones at 835 and 1900 MHz.  IEEE Trans MTT 1996; 44: 1884-97. [PubMed] 

6 Smith CW, Best S. Electromagnetic man. London: Dent & Sons, 1989. 

7 Fröhlich H. The biological effects of microwaves and related questions. Adv Electronics Electron Phys  1980; 53: 85-152. [PubMed] 

8 Fröhlich H, ed. Biological coherence and response to external stimuli. Berlin: Springer-Verlag, 1988. 

9 Grundler W, Kaiser F. Experimental evidence for coherent excitations correlated with cell growth.  Nanobiology  1992; 1: 163-76. [PubMed] 

10 Hyland GJ. Non-thermal bioeffects induced by low intensity microwave irradiation of living systems.  Engineering Sci Educ J  1998; 7: 261-69. [PubMed] 

11 Marks P. Danger signals: now it's official: avionics and mobile phones do not mix. New Scientist 2000; 166: 7. 

12 Harding GFA, Jeavons PM. Photosensitive epilepsy. London: MacKeith Press, 1994

[...]

24 Sidorenko AV, Tsaryk VV. Electrophysiological characteristics of the epileptic activity in the rat brain upon microwave treatment. In: Proceedings of Conference on Electromagnetic Fields and Human Health (Moscow, September, 1999): 283-84. 

25 Youbicier-Simo BJ, Bastide M. Pathological effects induced by embryonic and postnatal exposure to EMFs radiation by cellular mobile phones (written evidence to IEGMP). Radiat Protect  1999; 1: 218-23. [PubMed] 

26 Persson BRR, Salford LG, Brun A, et al. Blood-brain barrier permeability in rats exposed to electromagnetic fields used in wireless communication. Wireless Networks  1997; 3: 455-61. [PubMed] 

27 Frey AH, ed. On the nature of electromagnetic field interactions with biological systems. Austin, TX: RG Landes, 1994. 

28 Lai H, Singh NP. Single and double-strand DNA breaks after acute exposure to radiofrequency radiation. Int J Radiation Biol 1996; 69: 13-521. [PubMed] 

[...]

32 Mann K, Roschke J. Effects of pulsed high-frequency electromagnetic fields on human sleep. Neuropsychobiology  1996; 33: 41-47. [PubMed] 

[...]

40 Winkler T, Sharma HS, Stalberg E, Olsson Y, Dey PK. Impairment of blood-brain barrier function by serotonin induces desynchronization of spontaneous cerebral cortical activity: experimental observations in the anaesthetized rat. Neuroscience 1995; 68: 1097-104. [PubMed] 

41 Barbanti P, Bronzetti F, Ricci A, et al. Increased density of dopamine D5 receptor in peripheral blood lymphocytes of migraineurs: a marker of migraine? Neurosci Lett  1996; 207: 73-76. [PubMed] 

42 Carlo GL. Wireless telephones and health: WTR Final Report. Presented to the French National Assembly, June 19, 2000. 

43 Repacholi MH, Basten A, Gebski V, Finnie J, Harris AW. Lymphomas in E mu-Pim1 transgenic mice exposed to pulsed 900 MHz electromagnetic fields. Radiat Res 1997; 147: 631-40. [PubMed] 

[...]

46 Löscher W, K...s G. Conspicuous behavioural abnormalities in a dairy cow herd near a TV and radio transmitting antenna.  Pract Vet Surg  1998; 79: 437-44. [PubMed] 

47 Goldsmith JR. Epidemiological evidence of radiofrequency radiation (microwave) effects on health in military, broadcasting, and occupational studies. Int J Occup Environ Health  1995; 1: 47-57. [PubMed]
 

Översättning: Rigmor Granlund-Lind 

Artikeln finns på Internet under adress:  http://www.thelancet.com/journal/vol356/iss9244/full/llan.356.9244.editorial_and_review.14254.1