Warum nimmt die Reizwirkung des elektrischen Stromes mit zunehmender Frequenz ab?
Man kann es in jedem Buch nachlesen dass die Wirkung einer bestimmten Stromstärke auf den Körper von der Frequenz abhängt und mit zunehmnder Frequenz abnimmt. Man kennt das u.A. von Teslaspulen welche keine Reizwirkung erzeugen. Anscheinend gibt es aber einen nahezu linearen Zusammenhang zwischen Frequenz und Stromreizschwelle, also eine nach oben offene Beziehung zwischen f und I. Sprich die Reizschwelle erhöhrt sich proportional zur Frequenz und es gibt keinen Punkt ab welchem es keine Reizwirkung mehr gibt.
Warum genau nimmt die Reizwirkung aber mit zunehmender Frequernz ab?
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1 Antwort
Hey!
Die Reizwirkung des elektrischen Stromes nimmt ab, weil bei höheren Frequenzen der Strom weniger stark von den Nerven im Körper wahrgenommen wird. Der Strom verhält sich eher wie ein schnelles Auf-und-Ab, anstelle eines kontinuierlichen Flusses, was dazu führt, dass die Nerven weniger Zeit haben, darauf zu reagieren. Außerdem dringt der Strom bei höheren Frequenzen nicht so tief ins Gewebe ein, wodurch er weniger empfindliche Nervenenden erreicht.
Liebe Grüße!
Ist es? Meines Wissens nach dringen elektromagnetische Felder im Megahertz-Bereich bis zu 30 cm tief ins Gewebe ein und im Gigahertz-Bereich nur maximal vier.
Ich habe jetzt eine Studie gefunden welche eher auf die Ladung hindeutet.
Ich verlinke alle zusammenhängenden Links:
Wenn man jetzt den Frequenz- und Zeitbereich parallel betrachtet erkennt man wie ich finde ziemlich deutlich dass es sich beim Frequenz-Diagramm quasi fast um eine perfekte Umkehrung des Zeit-Diagramms handelt. Daher auch meine Vermutung dass sich die Erkenntnisse aus den Untersuchungen Impulsförmiger Entladungen auf sinusförmige Schwingungen übertragen lassen da sie, wenn auch vielleicht im Detail recht unterschiedlich) dem selben Grundprinzip folgen. Wenn man annimmt dass die Zellen des menschlichen Körpers auf Sinusimpulse reagieren und dabei ständig auf und entladen werden und dass die Stärke der Reizwirkung primär von der Ladung Q bestimmt wird, ergibt es eventuell Sinn dass bei hohen Frequenzen die gleiche Stromstärke eine höhere Reizschwelle hat da schlicht und einfach weniger Ladung übertragen wird. Mathematisch ausgedrückt wird die Fläche unter der Kurve der Sinus-Halbwellen kleiner und der Reiz somit schwächer. Rechne es mal selber nach. Ich bin gespannt ob wir auf die gleichen Ergebnisse kommen!
Deine Theorie ergibt Sinn, aber um das zu berechnen, müssen wir die Biophysik der Zellen kennen. Elektrophysiologie ist aber nun wirklich nicht meine Stärke ;-;
Aber eigentlich müsstest du das doch wissen, oder? Die Zelle wird durch die elektrische Ladung depolarisiert. Die Zellmembran verhält sich wie ein RC-Glied und hat daher eine zeitverzögerte Reaktion auf äußere Reize. Die Kapazität verhält sich nach der Formel C = Q/U. Umgestellt nach U bekommt man Q/C = U. Die Frage ist halt wie gut das auf Frequenzen übertragbar ist. Der Form nach folgt es dem gleichen Kurvenverlauf und scheint einen engen Zusammenhang zu haben. Aber von den Werten her passt es nicht vollkommen.
Natürlich weiß ich das, aber: Die Zellmembran besteht aus einer Vielzahl von Ionenkanälen und Transportproteinen, die die elektrische Ladungsverteilung steuern. Die el. Kapazität ist zudem keine Konstante bei Zellen, lässt sich also nicht mit C+Q/U oder dem Gaußschen Integralsatz berechnen. Außerdem ist deine Formel nicht für Frequenzen gültig, da die Antwortzeit bei höheren Frequenzen womöglich keine lineare Steigung mehr ist (selbiges gilt grundsätzlich bei Membranpotentialänderungen).
Ok. Also könnte es sein dass hohe Frequenzen der Depolarisation entgegenwirken? Also die angestoßene Depolarisation immer wieder rückgängig machen?
Theoretisch schon, aber ich kenne leider kein Forschungsfeld oder -ergebnisse, die das klären. Ich lese mich mal ein :)
Danke! Dass Hochfrequenz nicht tief ins Gewebe eindringt ist aber mittlerweile widerlegt.