[논문 리뷰] Can Resonant Oscillations of the Earth Ionosphere Influence the Human Brain Biorhythm?

V. D. Rusov, K. A. Lukin외 6명|arXiv (Cornell University)|2012. 08. 23.

Magnetic and Electromagnetic Effects참고 문헌 26인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 지구-이온권 알프레드 공진기(IAR)에서의 공진 전자기 진동, 특히 0.1–10 Hz 범위의 진동이 뇌 생리 리듬, 특히 델타(0.5–4 Hz)와 테타(4–7 Hz) 리듬과의 스펙트럼 겹침으로 인해 인간 뇌 생리 리듬에 영향을 줄 수 있다고 제안한다. 알프레드 마저 이론을 활용해 이온권 펄레이션을 모델링하고, 그 발생 원인이 태양 자기 활동과 연관됨을 제시하며, 약한 전자기장이 뇌 안정성에 영향을 주고 신경계 질환 패atters에 기여할 수 있는 자기생물학적 메커니즘을 제안한다.

ABSTRACT

Within the frames of Alfvén sweep maser theory the description of morphological features of geomagnetic pulsations in the ionosphere with frequencies (0.1-10 Hz) in the vicinity of Schumann resonance (7.83 Hz) is obtained. It is shown that the related regular spectral shapes of geomagnetic pulsations in the ionosphere determined by "viscosity" and "elasticity" of magneto-plasma medium that control the nonlinear relaxation of energy and deviation of Alfvén wave energy around its equilibrium value. Due to the fact that the frequency bands of Alfvén maser resonant structures practically coincide with the frequency band delta- and partially theta-rhythms of human brain, the problem of degree of possible impact of electromagnetic "pearl" type resonant structures (0.1-5 Hz) onto the brain bio-rhythms stability is discussed.

연구 동기 및 목표

• 지구-이온권 알프레드 공진기(IAR)에서의 공진 전자기 진동이 인간 뇌 생리 리듬에 영향을 줄 수 있는지 조사하기.
• 알프레드 마저 이론을 활용해 이온권에서의 지구자기 펄레이션(Pc1 'pearls')의 형태적 특징을 분석하기.
• 약한 전자기장이 IAR 공진에 의해 생성된 전자기파가 생물학적 체계, 특히 세포 및 신경계 수준에서 영향을 미치는 물리적 메커니즘을 탐구하기.
• IAR 'pearl' 방출 빈도와 뇌 종양 및 림프종을 포함한 뇌 질환 사망률의 시간적 변동 간 상관관계를 검토하기.
• 은하계 우주선과 IAR에 의해 생성된 전자기 복사가 생식세포에 영향을 미치고, 6–10년의 지연을 거쳐 세대 간 건강 영향을 초래할 수 있는 잠재적 상호작용 효과 평가하기.

제안 방법

• 이온권 자기플라즈마 매질에서 알프레드 파동 에너지의 비선형 감쇠를 기술하기 위해 알프레드 마저 이론을 적용하기.
• 0.1–10 Hz 범위의 지구자기 펄레이션 형태적 특징을 기술하기 위해 IAR의 '점성도'와 '탄성도' 매개변수 사용하기.
• 'pearl' 생성 조건(식 41) 유도하여 IAR 'pearl' 출현과 태양 활동 간의 반비례 관계 설명하기.
• 피부 깊이 공식 δ = c(2πμωσ)⁻¹/²을 활용해 전자기파의 인간 신체 내 침투 분석하여, 10cm 이하 깊이에서 10⁶ s⁻¹ 이하 주파수에서 최소 감쇠(fs ≈ 1)가 발생함을 보여주기.
• IAR 'pearl' 출현 시계열, 태양 자기장 변화, 출생 집단의 뇌 질환 및 암 사망률 장기 추세 간 상관관계 분석하기.
• 세 대륙에 걸친 5개국의 실험 데이터를 활용해 은하계 우주선 변화와 암 사망률 간 장기적 상관관계 평가하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지구-이온권 알프레드 공진기에서의 공진 전자기 진동이 인간 뇌 생리 리듬, 특히 델타 및 테타 리듬에 영향을 줄 수 있는가?
• RQ2 자기플라즈마 매질 내에서 이온권의 Pc1 펄레이션(일명 'pearls')의 형태적 특징을 지배하는 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 0.1–10 Hz 범위의 알프레드 마저 방출의 스펙트럼 특성과 인간 뇌 리듬의 주파수 대역 간 상관관계는 어떠한가?
• RQ4 IAR 'pearl' 출현 빈도와 뇌 종양 및 림프종을 포함한 뇌 질환 사망률 간 측정 가능한 시간적 상관관계가 존재하는가?
• RQ5 IAR에 의해 생성된 전자기 복사가 은하계 우주선의 생식세포에 대한 생물학적 영향을 증폭시켜 세대 간 건강 영향을 초래할 잠재적 역할은 무엇인가?

주요 결과

• 알프레드 마저 모델은 자기플라즈마 매질 내 '점성도'와 '탄성도'의 상호작용을 통해 이온권의 Pc1 펄레이션(일명 'pearls')의 형태적 특징을 성공적으로 기술한다.
• IAR 'pearl'의 스펙트럼 특성(0.1–10 Hz 범위)이 인간 뇌의 델타(0.5–4 Hz) 및 테타(4–7 Hz) 리듬과 강한 겹침을 보이며, 잠재적 공진 결합 가능성을 시사한다.
• IAR 'pearl'의 출현은 태양 활동과 반비례하며, 태양 자기장 데이터를 활용해 과거 100년간의 시간적 변화를 재구성할 수 있다.
• 태양 자기장 변화와 뇌 질환 사망률 간 높은 역상관관계가 관찰되며, 약 10년의 지연이 존재하여 세대 간 영향을 뒷받침한다.
• IAR 'pearl'에서 유래한 전자기장은 인간 신체에 최소한의 감쇠(깊이 h ≤ 10 cm에서 fs ≈ 1)로 침투하여 생물학적 체계와의 잠재적 상호작용 가능성을 제공한다.
• 이 연구는 IAR에 의해 생성된 전자기 복사가 은하계 우주선의 방사선 영향을 생식세포에 대해 증폭시켜 출생 집단에서 관찰된 6–10년의 지연을 반영한 암 사망률 추세에 기여할 수 있는 상호작용 메커니즘을 제안한다.