فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی پزشکی زیستی
سال ششم شماره 2 (تابستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/06/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مریم صدری، پرویز عبدالمالکی*، سعید آبرون، بهاره بیکی، فاضل سامانی صفحات 91-98
    سلول های بنیادی مزانشیمی انسان که از بندناف نوزادان جدا و کشت داده شده بودند، به مدت 24 ساعت در معرض میدان مغناطیسی ایستا با شدت 24 میلی تسلا قرار گرفتند و درصد سلول های زنده و میزان پیشرفت در چرخه سلولی در نمونه های تابش دیده با شاهد مقایسه شد. نتایج نشان داد مجاورت با این میدان به مدت 24 ساعت در زمان های 36، 48 و60 ساعت پس از اعمال میدان سبب کاهش معنا داری در درصد سلول های زنده می شود. میزان پیشرفت این سلول ها در چرخه سلولی نیز، این یافته را تایید کرد؛ اما بعد از گذشت 72 ساعت از زمان تابش دهی، این تغییر تا حد معناداری جبران شد.
    کلیدواژگان: چرخه سلولی، سلول های بنیادی مزانشیمی، میدان مغناطیسی ایستا
  • سمانه صدیقی، کیوان کرامتی، علی صفری واریانی*، احمد نیک پی صفحات 99-106
    مواجهه مزمن با میدان های مغناطیسی می تواند آثار نامطلوبی بر حافظه و یادگیری داشته باشد. این مطالعه با هدف بررسی اثر حفاظتی عصاره زعفران بر اختلالات تثبیت حافظه در رت های در معرض تابش میدان مغناطیسی انجام شد. 120 موش صحرایی نر از نژاد ویستار در 12 گروه ده تایی به مدت 5 روز، هر روز به مدت 1، 3 و 5 ساعت در معرض تابش میدان مغناطیسی با شدت 5/2 تسلا قرار گرفتند و آثار حفاظتی عصاره زعفران با دوزهای 125 ،200 ، 300  میلی گرم برکیلوگرم در سطح معنی دار (05/0p≤) به روش یادگیری احترازی غیر فعال در دستگاه شاتل باکس در مقایسه با گروه کنترل بررسی شد. مواجهه یک ساعتی موش ها با میدان مغناطیسی تاثیر معنی داری بر تثبیت حافظه نداشت. افزایش زمان مواجهه به 3 و5 ساعت در مقایسه با گروه کنترل سبب اختلال درتثبیت حافظه شد(05/0P<). تجویز درون صفاقی عصاره زعفران در دوز 300  میلی گرم عصاره بر کیلوگرم تاثیر معنی داری در بهبود تثبیت حافظه در مقایسه با گروه کنترل داشت. تابش میدان مغناطیسی 5/2 میلی تسلا و50 هرتز سبب اختلال در تثبیت حافظه شد. عصاره آبی زعفران با دوز 300  میلی گرم بر کیلوگرم ممکن است دارای آثار حفاظتی و بهبود دهنده اختلالات تثبیت حافظه شود.
    کلیدواژگان: میدان الکترومغناطیس، تثبیت حافظه، عصاره آبی زعفران
  • سوسن کهزاد، بهرام بلوری*، فرناز نیکبخت، زهرا کهزاد صفحات 107-111
    افزایش استفاده از امواج الکترومغناطیس کم فرکانس باعث نگرانی در مورد آثار بیولوژیک آنها شده است. در این محدوده امواج، فرکانس 217 هرتز به علت حضور در پنجره فرکانسی و همچنین مدوله کننده امواج پرفرکانس سیستم جهانی تلفن همراه مورد توجه است. هدف این مطالعه بررسی اثر امواج الکترومغناطیس پالسی با فرکانس 217 هرتز و شدت 200 میکرو تسلا بر میزان اضطراب و غلظت کورتیزول خون در موش صحرایی است. 24 موش نر صحرایی از نژاد ویستار به طور تصادفی به سه گروه تابش، شم و کنترل تقسیم شدند. با استفاده از کویل های هلمهولتز،گروه تابش روزانه 4 ساعت و به مدت 21 روز، تحت تابش میدان یکنواخت پالسی الکترومغناطیس با شدت 200 میکرو تسلا قرار گرفت. این روند برای گروه شم نیز در غیاب میدان تکرار شد. همه گروه ها در ماز بعلاوه ای شکل مرتفع سنجیده شدند و سپس با استفاده از کیت الیزا میزان کورتیزول خون آنها اندازه گیری شد. تحلیل واریانس یک طرفه داده ها در ماز بعلاوه ای شکل اختلاف معناداری را نشان نداد. در گروه تابش افزایش میزان کورتیزول در مقایسه با گروه کنترل تفاوت معناداری داشت. این یافته ها نشان می دهد که احتمالا تابش دهی موش های صحرایی میدان های الکترومغناطیس کم فرکانس پالسی با شدت  200 میکرو تسلا بر اضطراب تاثیری ندارد؛ اما باعث افزایش کورتیزول به عنوان شاخص استرس شده است.
    کلیدواژگان: میدان های الکترومغناطیس فوق العاده کم فرکانس، اضطراب، ماز بعلاوه ای شکل، کورتیزول
  • آیت الله رضایی، فائزه قناتی*، مهرداد بهمنش صفحات 113-122
    در این تحقیق رشد سلولی، برخی پارامترهای فیزیولوژیک، تولید الکالویید ضد سرطان تاکسول و بیان ژن در کشت سلولی فندق تحت اثر میدان مغناطیسی بررسی شد. سلولها در کشت تعلیقی با میدان مغناطیسی ایستا با شدت 30 میلی تسلا و در روزهای 8-11 بعد از واکشت، روزی 4 ساعت تیمار شدند. نتایج نشان داد میزان رشد و زنده مانی سلولها تحت اثر میدان قرار نگرفت؛ اما تولید H2O2و میزان پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی افزایش یافت. فعالیت آنزیمهای فنیل آلانین آمونیا لیاز، پلی فنل اکسیداز و پراکسیداز تحت اعمال میدان مغناطیسی در مقایسه با شاهد افزایش یافت. تولید ترکیبات فنلی و تاکسول نیز در سلولهای تیمار شده در مقایسه با شاهد افزایش یافت. میدان مغناطیسی تاکسول درون سلولی را در مقایسه با تاکسول برون سلولی بیشتر افزایش داد و در کشتهای تیمار شده تولید تاکسول کل در مقایسه با کشتهای شاهد 9/2 برابر بود. بیان ژن 1- دیوکسی-D-زایلولوز -5- فسفات ردوکتوایزومراز نیز- که در تولید پیش سازهای تاکسول و بیوسنتز آن دخالت دارد- در سلولهای تیمار شده در مقایسه با شاهد افزایش یافت. به نظر می رسد میدان مغناطیسی با تحریک پاسخهای دفاعی سلول و القای بیان ژن دخیل در بیوسنتز تاکسول باعث افزایش تولید آن شده است.
    کلیدواژگان: کشت سلولی، فندق، تاکسول، میدان مغناطیسی، بیان ژن
  • هدی توکلی، علی مطیع نصرآبادی*، سید محمد فیروزآبادی، مهری کاویانی مقدم صفحات 123-131
    در سالهای اخیر طبیعت به شدت تحت تاثیر طیف وسیعی از میدان های مغناطیسی، قرار گرفته است؛ لذا همواره مطالعات گسترده ای بمنظور بررسی آثار بیولوژیک این میدان ها انجام می شود. آثاری نظیر مهار عملکرد سلول عصبی- که با شواهدی نظیر کاهش فرکانس یا کاهش دامنه پتانسیل عمل خود را نشان می دهد- نشان داده شده است.  در توجیه و بررسی این آثار، اخیرا نظریه پنجره های بیولوژیک مطرح شده و به آن توجه شده است. در تعدادی از تحقیقات به آثار پنجره ای دامنه و یا فرکانس میدان های مغناطیسی اشاره می شود. از سوی دیگر  با توجه به رفتار غیرخطی سلول عصبی- که می تواند با معادلات HHبیان شود- می توان سلول عصبی را بعنوان سیستمی غیرخطی در نظر گرفت و تغییرات احتمالی دینامیک غیرخطی سلول را تحت تاثیر میدان مغناطیسیELF  بررسی کرد . در این تحقیق از 6 شدت میدان بعنوان شدت میدان های محیطی و در هر شدت میدان ، از 6  سلول عصبی حلزون باغی استفاده شده است و با محاسبه برخی ویژگی های غیرخطی پتانسیل عمل سلول نظیر بعد هیگوچی سیگنال و رسم نگاشت بازگشتی، در طول زمان و در شدت میدان های مختلف، مشاهده شد که برای همه شدت های  مورد بررسی، میدان های مغناطیسی سبب افزایش بعد هیگوچی و همچنین افزایش میزان پراکندگی نگاشت بازگشتی ویژگی ISIاز پتانسیل عمل حلزون می شوند. این نتایج به معنای افزایش پیچیدگی سیستم و بعبارتی افزایش درجه آزادی سیستم تحت تاثیر میدان های مغناطیسی است و البته این آثار در باند میانی شدت های مورد آزمایش، بیشتر مشاهده می شود که موید اثر پنجره ای ذکر شده است.
    کلیدواژگان: بعد هیگوچی، پتانسیل عمل، نگاشت یازگشتی، میدان های مغناطیسی کم فرکانس، آشوب
  • مهرداد ساویز*، سینا شیرین پور، اشکان عابدی، رضا فرجی دانا صفحات 133-140
    این مقاله رویکرد محاسباتی جدیدی را معرفی می کند که می تواند تخمین مناسبی را از میدان های القایی در کلی ترین تا جزیی ترین اجزای بدن حاصل کند. اساس نظری این رویکرد استفاده از تحلیل چندمقیاسی و تحریک مدل های مقیاس های کوچک تر با میدان های به دست آمده در حل مقیاس بزرگ تر است. شیوه اجرای روش در این مقاله تشریح و با مثالی کاربردی، میدان الکتریکی القایی بر غشای سلولی با موفقیت در چند نقطه از مدل بدن انسان محاسبه شده است. همچنین در مورد منشا فیزیکی رفتار وابسته به فرکانس نتایج به دست آمده و اهمیت نتایج در حوزه بیوالکترومغناطیس بحث شده است.
    کلیدواژگان: بیوالکترومغناطیس محاسباتی، روش چند مقیاسی، دوزسنجی، ساختار بافت، محاسبه میدان های القایی در بدن
  • راحله محمدی، علی محلوجی فر* صفحات 141-152
    سیستم های BCIکاربرفرما در مقایسه با سیستمهای BCIسنکرون، ارتباط طبیعی تر کاربر را با فضای خارج امکان پذیر می کنند. آشکارسازی بازه های وقوع حرکت در سیگنال پیوسته EEGمساله ای کلیدی در طراحی سیستم های BCI  کاربرفرما مبتنی بر حرکت است. در این مقاله با استفاده از ویژگی بعد فرکتالی در باندفرکانسی 6 تا 36 هرتز و طراحی طبقه بند مبتنی بر نمایش تنک سیگنال، پدیده نورولوژیک همزمانی وابسته به رخداد (ERS)- که بلافاصله پس از وقوع حرکت پا در سیگنال EEGاتفاق می افتد- با دقت قابل قبولی از سیگنال پس زمینه تشخیص داده شد. روش پیشنهادی این مقاله، بر سیگنال EEGتک کانال ثبت شده از 7 کاربر حین انجام حرکت پا اعمال شد و متوسط=90%   TPRavr  و  FPRavr=5%برای همه افراد بدست آمد.
    کلیدواژگان: سیستم واسط مغز-رایانه کاربرفرما، سیگنال الکتروانسفالوگرام، نمایش تنک سیگنال
|
  • Maryam Sadri, Parviz Abdolmaleki *, Saeed Abroun, Bahare Beiki, Fazel Samani Pages 91-98
    The Mesenchymal Stem cells derived from human newborn cords were cultured and exposed to a 24mT Static magnetic field for 24 hours. The viability percentage and the cell cycle progression was then investigated in exposed samples and the obtained results was compared with the control samples. The results clearly demonstrated a significant reduction of cell viability due to the exposure of 24 hours of SMF and post-exposure cultures within the time frames of 36,48,60 hours. The cell development through the cell-cycle, also verified this finding, however, 72 hours of post-exposure culture, significantly leveled off the drop in viable stem cell rates.
    Keywords: Static magnetic fields, Mesenchymal stem cells, Cell cycle
  • Samane Sedighi, Keyvan Keramati, Ali Safari-Varyani *, Ahmad Nikpey Pages 99-106
    Exposure to magnetic fields can effect on the learning and memory. The protective effect of saffron extract on memory consolidation disorders in rats exposed to magnetic fields was investigated. 120 male Wistar rats in 12 groups exposed to magnetic field For 5 days with intensity 2.5 tesla for 1, 3 and 5 hour and protective effects of saffron extract with doses of 125 mg, 200 mg and 300 mg (P ≤0.05) compared to the control group by passive avoidance learning method in shuttle box. One hour exposure with magnetic field had no effect on the rats’ memory consolidation (P ≤0.05). Increase exposure time to 3 and 5 hours had a memory consolidation Impairment compared to the control group (P ≤0.05). Administered rats with 300 mg Inter peritoneal saffron extract improved memory consolidation (P ≤0.05) compared to the control group. Exposure to magnetic fields 2.5 mT, 50 Hz impair memory consolidation. Saffron aqueous extract at a dose of 300 mg per kg may have a protective effect and be improvement consolidation impairments.
    Keywords: Magnetic fields, Consolidation memory, Aqueous extract of saffron
  • Susan Kohzad, Bahram Bolouri *, Farnaz Nikbakht, Zahra Kohzad Pages 107-111
    There is a growing public concern that the extremely low frequency (ELF) range of the environmental electromagnetic fields may have adverse biological effects. In this frequency range, 217Hz is the modulating signal being used in Global System of Mobile. This study investigated the possible effects of 217 Hz pulsed electromagnetic field on the anxiety and the cortisol level in rats. Twenty four male Wistar rat (200 - 250 g) were randomly grouped into test, sham and control. Using a pair of Helmholtz coil system, the test group was exposed to a uniform   pulsed EMF of 200µT intensity for 4 h/day for 21 days. A similar procedure with no field was repeated for the sham group. All groups were tested in an `Elevated- plus` maze system. Then via the heart puncture scheme, the blood samples were collected. The serum cortisol levels were evaluated using ELISA method.The ANOVA test revealed no significant differences for the Elevated- plus maze test. Serum cortisol level was significantly higher in test group compared to the control group.These findings were in consistent with the work of others indicating that low frequency band of EMF might not have any effect on the anxiety but it increases the cortisol levels as a stress marker.
    Keywords: Extremely low frequency (ELF), Anxiety, Elevated- plus maze, cortisol
  • Ayatollah Rezaei, Faeze Ghanati *, Mehrdad Behmanesh Pages 113-122
    In this study cell growth, some physiological parameters, production of Taxol and gene expression in cell culture of hazel under effect of the magnetic field were investigated. Cells in suspension culture were treated by a 30 mT static magnetic field on days 8-11 after subculture and 4 hours each day. The results showed that while the growth rate and viability of cells weren’t affected by the magnetic field but membrane lipid peroxidation rate and H2O2 production increased. Activity of phenylalanine ammonia lyase, polyphenol oxidase and peroxidase enzymes was increased by the magnetic field compared with control. Production of phenolic compounds and Taxolin treated cells showed an increase compared to those of control cells. Magnetic field increased intracellular Taxol more than extracellurTaxol, and in treated cultures total taxol production was 2.9-fold compared to control culture. Gene expression of 1- deoxy -D- xylulose -5 - phosphate reductoisomerase involved in producing Taxol precursors and in its biosynthesis was also increased in treated cells compared to control. It appears that magnetic field by stimulating cell defense responses and inducing gene expression involved in Taxol biosynthesis has resulted in improved its production.
    Keywords: Cell culture, Hazel, Taxol, Magnetic field, Gene expression
  • Hadi Tavakoli, Ali Motie Nasrabadi *, Seyed Mohammad Firouzabadi, Mehri Kaviyani Moghaddam Pages 123-131
    During recent years, the environment has been enormously changed by the wide range of magnetic fields. Therefore, comprehensive studies are being done for investigating their biological effects. The effects such as inhibition of bioelectric activity of neurons which is shown by evidence, like decreasing in the firing frequency or decreasing in the amplitude of action potential, have been shown. To notify and investigate these effects, the theory of “biological windows” have been proposed and considered. The effects of amplitude and/or frequency of magnetic field have been pointed in some research. In this study, regarding the behavior of nervous system, which has non-linear dynamic behavior, we study the behavior of nervous system under exposure to magnetic field. We investigate whether the low frequency field is able to affect the dynamic of nerve cells and to have influence on non-linear features of signal. We used 6 environmental intensities and 6 cells have been used in each intensity, and by calculating some of non-linear features of action potential such as Higuchi Dimension and Return map of signal, during the time and in some different intensities of magnetic fields, It was observed that all intensities magnetic fields lead to increasing in Higuchi Dimension and increasing in the scattering of the Return map of signal. Of course these effects has been more observed in the middle band of frequency which has been confirmed by the theory of ‘frequency window’ effect of magnetic fields, which it has been noticed and discussed in last two decades.
    Keywords: Higuchi Dimension, Action potential, Return Map, Low Frequency Magnetic Fields, chaos
  • Mehrdad Saviz *, Sina Shirinpour, Ashkan Abedi, Reza Faraji-Dana Pages 133-140
    We introduce a new computational approach which is capable of providing estimations of the electric field strength induced in biological bodies at large to ultra-fine scales. The method is theoretically based on multi-scale analysis and excitation of the smaller-scale models by the computed fields at the larger-scale model. The method and its implementation are shown, and as a practical example, the electric field induced inside the plasma membrane has been successfully computed for cells residing at different locations in the human body-model. Also discussed are the origins of the frequency-dependent behavior of the induced field strength and the significance of its practical consequences for bioelectromagnetics.
    Keywords: Computational Bioelectromagnetics, Multiscale analysis, Dosimetry, Tissue structure, computation of induced fields within the body
  • Rahele Mohammadi, Ali Mahloojifar * Pages 141-152
    Self-paced BCI systems are more natural for real-life applications since these systems allow the user to control the system when desired. Detection of event periods in continuous EEG signal is one of the most important challenges in designing self-paced BCIs. In this paper, the Event related synchronization (ERS) is extracted from idle EEG signal using fractal dimensions in frequency range from 6 to 36 Hz and sparse representation based classifier. Our proposed method applied on EEG signal recorded during executing foot movement in 7 subjects. The average true positive rate and false positive rate equal to 90% and 5% were achieved.
    Keywords: Self-paced Brain Computer Interface, Electroencephalogram signal, Sparse signal representation