Nel corso degli studi sugli effetti termici, che hanno portato agli standard e alle normative attualmente in vigore, si sono notati degli effetti di origine diversa, più precisamente non termica. Per dare una risposta alla causa di questi effetti si sono svolti esperimenti più precisi.

Alcuni esperimenti dimostrano che una dose di circa 30 J/gm di RF assorbite da cavie, faceva innalzare la temperatura interna del corpo di 5-6°C, il tutto seguito da una rapida morte. L'esame postmortem indicava iperpiressia (incremento della temperatura corporea) come causa della morte. Una relazione causa-effetto tra l'acuta esposizione alle RF, il riscaldamento dei tessuti, suggeriva che erano implicati altri fattori oltre l'intensità di campo e la durata delle esposizioni. Si constatò che le cavie presentavano differenti sensibilità alle RF, tutto ciò fu attribuito alle diverse configurazioni anatomiche e alle dimensioni delle varie specie utilizzate.

Ora, mentre nel macroscopico è accettabile una sorta di "variabilità biologica" al variare delle speci utilizzate negli esperimenti, e quindi risultati diversi e contrastanti, non lo è più se si scende nella scala biologica fino al microscopico. Infatti non si attribuisce una personalità alle cellule.

Si riconobbe che l'accoppiamento dei campi a RF e la distribuzione onterna dell'energia assorbita erano funzioni della forma, della grandezza, dell'orientazione e delle proprietà dielettriche del corpo umano o animale sottoposto ad esperimenti.

Gandhi (1975) trovò che la condizione di massimo accoppiamento si aveva quando l'asse maggiore del corpo era parallelo al vettore di campo elettrico delle onde EM. Da qui la necessità di introdurre un altro parametro di studio oltre all'intensità del campo e alla densità di potenza incidente. Questo parametro, denominato SAR (tasso di assorbimento specifico), rappresenta il tasso di energia in un corpo, tasso mediato su tutta la massa.

D'altra parte si incontrano problemi nello studio anche con questo nuovo parametro. Infatti oltre alle dipendenze già viste, la distribuzione interna di energia assorbita dipende anche dalla lunghezza d'onda e dalle proprietà dielettriche del tessuto. Se la lunghezza d'onda della radiazione nello spazio libero è più piccola del corpo assorbente e le dimensioni degli organi o dello strato di tessuto sono della stessa grandezza della lunghezza d'onda di quest'ultimo, si ha la creazione di radiazioni riflesse e onde stazionarie. Queste distribuzioni non uniformi di energia prendono il nome di "hot-spots".

Abbiamo detto all'inizio che per gli effetti a RF bisogna tener conto sia della grandezza del corpo dell'animale sotto esperimento sia dell'orientazione del vettore di campo incidente, quindi il massimo assorbimento di energia si ha ad una frequenza dipendente dalla cavia utilizzata.

Si devono estrapolare i dati forniti dagli esperimenti sugli animali, per renderli utili all'uomo. Per far ciò bisogna considerare fattori di scala tra le diverse specie. E' di importanza pratica per poter realizzare un esperimento utile, sapere che gli effetti di un test a 2.45 GHz su animali piccoli, come i ratti o i topolini, corrispondono ad un test sull'uomo a 0.1 GHz (~ banda VHF, regione importante nel broadcasting)

Inoltre per migliorare la veridicità degli esperimenti si continuano a realizzare nuove sonde per effettuare misure, in presenza di campi elettromagnetici, più precise. tecniche di controllo tipo doppio o triplo cieco, tecniche di sham (cavie non irradiate) e test di significatività (Student) vengono attualmente impiegate in ogni esperimento , per garantire che i risultati ottenuti siano effettivamente corrispondenti ad una reale azione del campo EM sulla cavia.

Andiamo adesso ad evidenziare una serie di esperimenti, divisi per classi di interesse, da un livello microscopico, come gli effetti sulle cellule, a scale maggiori come organi ed interi apparati.

Questi esperimenti sono stati realizzati in varie condizioni di SAR e di temperatura a diverse frequenze, comunque vengono riportati nelle tabelle tutte le condizioni per la realizzazione dell'esperimento.

Il potere mutageno dell'energia a microonde è stato valutato con varie tecniche, comprese quelle che studiano i cambiamenti in campioni batterici.

Due esperimenti riportano gli effetti delle RF sullo scambio di cromatidi sorelle (aaa,aaa). Nel primo caso cellule ovariche di criceto cinese sono state esposte a RF a 2.45 GHz a livelli e durate di densità di potenza non dichiarati. Si osservarono dei cambiamenti nelle cellule esposte. D'altra parte gli stessi tipi di cambiamenti furono riscontrati anche riscaldando le stesse cellule e portandole alla stessa temperatura prodotta dall'esposizione a RF. Si concluse quindi che la causa dello scambio tra le cromatidi sorelle non era da attribuire alle RF. Nel secondo caso vennero esposti dei topi a RF a 2.45 GHz con un SAR pari a 21 W/kg. Non si notarono differenze di scambio di cromatidi sorelle tra cellule di midollo osseo di topi irradiati sham e topi controllati.

 Quindi concludendo si nota che non c'è una prova evidente che l'esposizione a RF induce mutazioni in batteri o lieviti.

Si sono trovate alterazioni biochimiche come risultato di esposizione alle RF. Generalmente tali effetti sembrano essere reversibili, comunque non si sa se i cambiamenti sono effetti diretti o indiretti dell'esposizione. Si sono riscontrate differenze tra l'esposizione di potenza continua e modulata con equivalente densità di potenza media. Gli effetti vengono dati da potenza modulata, ciò suggerisce che la causa sia da ricercarsi in picchi di campo EM. I dati più significativi che si sono riscontrati sono riassunti nelle seguenti tabelle:

Nella tabella 9 possiamo trovare vari esperimenti su gonadi di ratto. Si può vedere che l'esposizione ad alta densità di potenza può agire a livello dei testicoli e delle ovaie. Ci sono in ogni modo dati che provano che l'esposizione cronica a basso livello di potenza può causare un peggioramento della spermatogenesi e delle funzioni riproduttive senza un apprezzabile aumento della temperatura dei testicoli. Questi risultati possono essere ricondotti al riscaldamento degli organi, dato che ben si conosce la sensibilità dei testicoli al calore.

 Sono stati fatti una serie d'esperimenti, su insetti, embrioni di pulcino e quaglie, per studiare gli effetti dei campi elettromagnetici sullo sviluppo embrionale e sulla crescita. Nei vari casi si sono riscontrati sia l'inibizione dello sviluppo e della crescita d'embrioni di quaglie, sia cambiamenti non rilevanti nella nascita di pulcini. Sono stati fatti anche degli esperimenti su topi, esponendo un soggetto e uno sham, e si è notato che nel caso di soggetto esposto vi era una diminuzione del peso fetale.

  Il più comune risultato che emerge dall'esposizione di feti a MW sembra essere una ridotta o ritardata diminuzione di massa corporea. Senza ulteriori studi è impossibile sapere se questa diminuzione di peso si mantiene anche dopo la nascita.

Quest'effetto si nota essere analogo in tutte le diverse specie esaminate.

Nella tabella 10 sono evidenziati anche degli effetti teratogenici. Lo stress termico sembra essere il meccanismo primario con il quale l'assorbimento d'energia a RF esercita un'azione teratogena. Gli effetti teratogeni dell'ipertermia, a prescindere dalla causa d'innalzamento della temperatura, sono stati ben studiati. Infatti, l'assenza di un cambiamento interno di temperatura non indica necessariamente che gli aggiustamenti fisiologici dovuti all'esposizione ad energia a RF non sono correlati al calore. Si sa che l'organismo ha numerosi meccanismi termoregolatori con i quali possono mantenere l'omeostasi come la modifica del flusso sanguigno, i cambiamenti della conduttività periferica, le variazioni nel meccanismo d'evaporazione. D'altra parte tutto questo non significa che sfociare in una crescita e sviluppo anomalo della prole. In generale sembra che ogni infezione che provoca febbre nei primi stadi della gestazione dell'uomo è in grado di causare malformazioni fetali o l'aborto. Si sono studiati esperimenti su topi in cui un'ipertermia di 4-4.5 °C per un'ora produceva diversi effetti anomali quali un ritardo della crescita, difetti su code, arti, palati, e sui corpi interi secondo lo stadio di gestazione al quale si presentava l'ipertermia. Questi risultati indicavano che l'evento di malformazioni fetali nei mammiferi nei primi stadi della gestazione è probabilmente correlato, non tanto alla tossiemia virale o batterica, ma alla febbre, cioè all'ipertermia ricorrente ad un particolare stadio critico della creazione dell'organo. La soglia di tale ipertermia coincide con un'elevazione da 2.5 a 5 °C sopra la normale temperatura delle varie specie, prolungata per un'ora o più. Questi tipi d'esperimenti sono stati ulteriormente studiati senza tuttavia ottenere seri effetti a densità di potenza sotto 100 W/m² sotto le condizioni consuete d'esposizione. Gli studiosi inoltre notarono che i difetti, quando venivano osservati, erano il risultato dell'ipertermia. Per avere effetti teratogeni nei roditori serve applicare energia a RF ad un SAR elevato ( > 15 W/Kg ) tale da raggiungere livelli letali. Quando la temperatura colonica materna raggiunge i 41 o 42 °C si rischiano difetti del feto. Ogni agente, capace di produrre temperature interne nei feti in questo range, è un possibile teratogeno.

Cambiamenti transitori nella funzione dell'SNC ( Sistema Nervoso Centrale ) sono stati osservati in condizioni d'esposizione a MW. Anche se alcuni dati descrivono la natura termica dell'assorbimento dell'energia a MW, altri implicano effetti a MW non termici o specifici a livello molecolare e cellulare. Molti studiosi hanno trovato che l'esposizione a MW produce alterazioni nell'EEG ( Elettro Encefalo Gramma ): I tracciati EEG di conigli esposti a 3 GHz ( impulsati ) a 50 W/m ² mostravano una leggera desincronizzazione della regione motoria. A 200 W/m² si osservavano anche variazioni nella ampiezza. Vennero esposti poi criceti cinesi a 2.45 GHz a 500 e 250 W/m² e si vide che in entrambi i casi si aveva un rigonfiamento dei neuroni dell'ipotalamo e nel sottotalamo. Come si può notare dalla tabella 11 gli ultimi due esperimenti simili, condotti su due specie diverse, hanno portato a due risultati diametralmente opposti. Queste due differenze si attribuirono alle diverse configurazioni geometriche della testa dei due animali, ai metodi d'esposizione e alla loro durata, tanto quanto alle diversità nei periodi gestazioni e alle diversità proprie delle due specie. E' possibile che gli alti valori locali del SAR nel cervello del topo, ma non in quello della scimmia scoiattolo, ad un paragonabile SAR total-body, possano essere la principale causa di queste differenze. Un'altra serie d'effetti si è notata sulla barriera di sangue al cervello ( BBB ).'esposizione di fette di cervello di ratto a sorgenti a 1.2 GHz, sia continua che impulsata, per trenta minuti, causava un aumento della permeabilità della BBB alla fluorescein. Per ultimo si notò anche una accrescimento della risposta ai farmaci. Si concluse che le strutture sinaptiche a livello del cervello sono influenzate dalle MW.

  Effetti comportamentali

Tutti gli studi sugli effetti di radiazioni a RF sul comportamento degli animali hanno rilevato che l'esposizione può agire negativamente sull'efficienza con cui un soggetto risponde alle performance alle quali era stato addestrato; la soglia di densità di potenza per raggiungere tale situazione dipende dalla durata e da altri parametri dell'esposizione, questa soglia varia tra 50 e 500 W/m² . Le risposte comportamentali non sono però necessariamente manifestazione di cambiamenti specifici nel SNC e possono essere funzioni di un'azione diretta o indiretta della MW su altri sistemi corporei. Si sono condotti molti esperimenti sul comportamento di topi addestrati a premere una leva per avere da mangiare, o altro, ma estrapolare poi i risultati del comportamento del cervello da piccoli animali all'uomo presenta molte difficoltà. Nello stabilire il significato di tali cambiamenti è importante riconoscere certi fattori fondamentali. Ad esempio, un elemento molto importante nel verificarsi d'alterazioni comportamentali, è l'interazione dell'organismo con l'ambiente esterno.

 Effetti neuroendocrini

Sono state studiate recentemente con gran dettaglio le risposte del sistema endocrino di ratti all'esposizione total-body a MW. La maggior parte degli studi sono stati fatti con brevi esposizioni ad alta densità di potenza. Gli effetti dell'esposizione a RF sulle funzioni endocrine hanno a che fare con risposte istantanee che a lungo termine ad un input termico e ad uno stress non specificato, che può anche essere dovuto al sovraccarico termico. Dagli esperimenti sui ratti in tabella 13, si nota che non si hanno alterazioni sulla struttura o nel funzionamento della tiroide attribuibili all'esposizione a MW. Dall'altra parte si nota un'influenza stimolatoria, con una densità di potenza di 50 W/m² , sulla funzione secretoria della ghiandola tiroidea di conigli. Queste variazioni funzionali furono in accordo con l'istologia alterata delle tiroidi. In ogni modo in tutti gli esperimenti di questo tipo è molto difficile distinguere i veri effetti dovuti alle RF e quelli invece dovuti allo stress provocato dalla difficoltà d'adattamento degli animali alla situazione d'esposizione.

 Effetti cardiovascolari

Diversi studiosi sostengono che l'esposizione a MW provoca effetti diretti o indiretti sul sistema cardiovascolare. Alcuni autori ritengono che la suddetta esposizione ad un'intensità, che non produce effetti ipertermici apprezzabili, può condurre a cambiamenti funzionali, con esposizioni acute quanto croniche. La tabella 14 mostra molto chiaramente l'alto SAR richiesto per suscitare diverse risposte cardiovascolari.

  Effetti sul sistema ematopoietico ed ematologico

Anche se un certo numero di studiosi sostiene che il sangue e il sistema di formazione del sangue non sono influenzabili da esposizione acuta o cronica a MW, sono stati comunque trovati effetti sull'emopoiesi. Un insieme di tali studi è stato riportato nella tabella 15.

 Effetti sul sistema immunologico

I resoconti su tali esperimenti non negano l'influenza termica dell'assorbimento dell'energia a MW: Questi esperimenti non possono essere indicativi di un pericolo, ma di fatto predicano un'importante possibilità per la terapia di malattie infettive o per la terapia del cancro, influenzate come si è visto dall'ipertermia. Si hanno due tabelle 16 e 17 che riportano una serie d'esperimenti svolti sia in vivo che in vitro sul sistema immunologico di diversi animali quali topi, criceti, conigli. Si nota che alcuni effetti sono legati all'aumento di temperatura. Altri consistono in una regressione di cellule tumorali. Si è notato inoltre che l'esposizione a RF causa inizialmente una stimolazione generale del sistema immunitario, ma se l'esposizione viene prolungata l'effetto stimolatorio scompare, introducendo una fase d'adattamento a tal esposizione continuata.

Concludendo si può affermare che molti dei dati sperimentali supportano intrinsecamente il concetto che gli effetti delle esposizioni alle MW sono principalmente, se non solo, risposte all'ipertermia o ad alterati gradienti termici nel corpo. Ci sono ancora aree di confusione, incertezza e attuale disinformazione. C'è anche una questione filosofica sulla definizione di livello di pericolo. Una definizione oggettiva di danno è un cambiamento irreversibile sulle funzioni biologiche osservato sia a livello d'organo che d'intero sistema. E' importante distinguere tra la necessità d'energia alle RF alle quali il danno può verificarsi e quella che produce effetti non dannosi o semplici percezioni senza ulteriori conseguenze patofisiologiche ( non tutti gli effetti sono necessariamente dannosi ). Infatti alcuni effetti possono avere applicazioni benefiche sotto condizioni appropriatamente controllate. I cambiamenti indotti dalle RF devono essere sufficientemente compresi, così che possa essere determinata la loro importanza clinica. Il loro danno potenziale è stato riconosciuto e deve essere applicata l'appropriata analisi benefici-rischi. E' importante determinare se un effetto osservato è irreversibile, reversibile o temporaneo, scomparendo quando il campo EM viene rimosso, immediatamente o dopo un intervallo di tempo. Certamente anche gli effetti reversibili sono inaccettabili se nel loro transiente danneggiano l'abilità dell'individuo a funzionare propriamente o a fornire la mansione richiesta. Una recensione critica degli studi sugli effetti delle RF mostra che molte ricerche passate presentano errori nei risultati, a causa d'inadeguati servizi sperimentali e di capacità della misurazione del campo, o d'insufficienti controlli dei campioni biologici e criteri per le alterazioni biologiche. Devono essere sviluppati approcci concettuali più sofisticati e schemi sperimentali più rigorosi. C'è un gran bisogno di ricerche comparative, sistematiche e quantitative degli effetti biologici usando esperimenti ben controllati. Particolare attenzione deve essere data ai problemi di strumentazione, come sviluppare sonde più adeguate per fare misurazioni in presenza di campi EM. Sono essenziali sonde elettrofisiologiche e termiche che diano letture prive d'errori, che non distorcano il campo in nessuna maniera, e che non aumentino la stimolazione del tessuto inavvertitamente tramite correnti indotte. Ricerche sugli effetti delle radiazioni RF sulle cellule in vitro forniscono prove chiare della diretta responsabilità della frequenza e dell'intensità del campo sulle alterazioni delle cellule in vari tipi di mammiferi. Questi effetti non possono essere attribuiti al riscaldamento di per sé. Esempi che confermano questa affermazione sono:

- Alterazione nel trasporto attivo e passivo dei cationi nella membrana;

- Aumento o diminuzione della dipendenza dalla frequenza nell'attività del Na⁺ /K⁺ ATPasi;

- Inibizione dei linfociti alogeni T;

- Alterazione del potenziale di riposo dei neuroni;

- Effetti sull'energia metabolica delle cellule del cervello ( dipendenza con la frequenza );

- Alterazione nella sintesi del DNA ed RNA delle cellule ghioma;

- Effetti mitogenici nei linfociti umani;

- Effetti nel ciclo cellulare della duplicazione e possibilità di trasformazione cellulare.

Gli effetti delle variazioni cellulare indotte dall'esposizione alle RF, così come le differenti condizioni d'esposizione ( frequenza, intensità del campo, modulazione, ecc. ), suggeriscono molteplici meccanismi d'interazione macromolecolare. L'unica conclusione che appare corretta oggi giorno è che le RF inducono un effetto sulle membrane cellulari, molto vicino al plasma cellulare. Continue ricerche a livello cellulare promettono una maggiore comprensione degli effetti biologici dalle esposizione alle radiazione RF.

Appendice A

Bibliografia

Indice