تصور عمومی بر این است که برق صرفاً در کابلهای فشار قوی یا باتریهای لیتیومی جریان دارد؛ اما حقیقت شگفتانگیز این است که حیات بدون الکتریسیته بدن انسان غیرممکن است. تمام افکار، حرکات و احساسات شما نتیجه جریانات الکتریکی کوچکی است که در مقیاس میلیولت بین سلولها رد و بدل میشود. اما این نیروگاه بیولوژیکی چگونه کار میکند و آیا واقعاً میتوانیم با انرژی مغزمان یک لامپ را روشن کنیم؟
مکانیسم تولید الکتریسیته در سلولها: پمپهای یونی
برخلاف وسایل برقی که از حرکت الکترونها استفاده میکنند، الکتریسیته بدن انسان از طریق حرکت «یونها» تولید میشود. سلولهای بدن با استفاده از مکانیزمی به نام «پمپ سدیم-پتاسیم»، توازنی از بارهای مثبت و منفی در دو طرف غشای سلولی ایجاد میکنند.
این اختلاف پتانسیل که به آن «پتانسیل استراحت» میگویند، حدود ۷۰- میلیولت است. وقتی سیگنالی ارسال میشود، این درها باز شده و هجوم ناگهانی یونها جریانی به نام «پتانسیل عمل» ایجاد میکند. این دقیقاً همان جرقهای است که باعث میشود عضلهای منقبض شود یا پیامی به مغز برسد.
اگر دوست داری، سری «دانستنی برقاب» رو در بله دنبال کن.
مغز انسان؛ پردازندهای با توان ۲۰ وات
در تصویر اینفوگرافیک اشاره شد که مغز حدود ۲۰ وات انرژی مصرف میکند. این عدد کاملاً دقیق است. مغز انسان با اینکه تنها ۲ درصد از وزن بدن را تشکیل میدهد، حدود ۲۰ درصد از کل انرژی بدن را میبلعد.
این ۲۰ وات انرژی، معادل توان مصرفی یک لامپ LED کممصرف است. اگرچه این انرژی برای فعالیتهای حیاتی مثل تفکر، حافظه و کنترل ارادی بدن صرف میشود، اما از نظر تئوریک، اگر راهی برای تجمیع این انرژی الکترومغناطیسی وجود داشت، شما واقعاً میتوانستید یک لامپ کوچک را با قدرت تفکرتان روشن نگه دارید. نکته چالشبرانگیز اینجاست که مغز این انرژی را نه از پریز برق، بلکه از شکستن مولکولهای گلوکز و تبدیل آن به ATP (واحد پول انرژی در بدن) به دست میآورد.
قلب؛ قدرتمندترین منبع بیوالکترومغناطیس بدن
اگر مغز را مرکز پردازش بدانیم، قلب «ژنراتور» اصلی است. سیستم هدایت الکتریکی قلب، به ویژه «گره سینوسی-دهلیزی»، مانند یک باتری طبیعی عمل میکند که به طور خودکار ضربان ایجاد میکند.
جالب است بدانید میدان الکتریکی قلب ۱۰۰ برابر قویتر از میدان الکتریکی مغز است و میدان مغناطیسی تولید شده توسط آن را میتوان از فاصله چند متری بدن با دستگاههای حساس اندازهگیری کرد. این الکتریسیته بدن انسان در قلب است که به پزشکان اجازه میدهد با دستگاه ECG (نوار قلب) سلامت شما را بررسی کنند؛ در واقع آنها در حال نقشهبرداری از جریان برق در موتورخانه بدن شما هستند.
چرا نمیتوانیم با الکتریسیته بدن انسان گوش را شارژ کنیم؟
این یکی از بزرگترین سوالات در حوزه تکنولوژیهای پوشیدنی است. اگر ما یک نیروگاه زنده هستیم، چرا از این انرژی استفاده نمیکنیم؟
پاسخ در «بهرهوری» و «نوع جریان» نهفته است.
۱. پراکندگی انرژی: انرژی بدن به صورت گرما و سیگنالهای پراکنده است.
۲. تبدیل دشوار: تبدیل پتانسیل یونی به جریان الکترونی (DC) که باتری موبایل نیاز دارد، مستلزم مبدلهای بسیار ریز نانوتکنولوژی است.
با این حال، دانشمندان در حال کار بر روی «برداشتکنندههای انرژی زیستی» (Bio-energy harvesters) هستند که بتواند از حرکات مفاصل یا گرمای پوست، برق کافی برای شارژ ساعتهای هوشمند تولید کند.
چالشهای پنهان: وقتی سیستم برقی بدن مختل میشود
همانطور که نوسان برق در خانه باعث سوختن وسایل میشود، اختلال در الکتریسیته بدن انسان نیز منجر به بیماریهای جدی میگردد.
- صرع: نتیجه یک جرقه الکتریکی ناگهانی و غیرقابل کنترل در سلولهای عصبی مغز است.
- آریتمی قلبی: وقتی سیگنالهای الکتریکی قلب نامنظم میشوند، پمپاژ خون مختل میشود.
فهم دقیق این سیستم برقی، کلید درمان بسیاری از بیماریهای صعبالعلاج در آینده است.
از فیلم ماتریکس تا واقعیت علمی
در فیلم ماتریکس، ماشینها از انسانها به عنوان باتری استفاده میکردند. از منظر ترمودینامیک، این ایده چندان هوشمندانه نیست؛ چون برای زنده نگه داشتن یک انسان و تولید برق از او، باید کالری بسیار بیشتری نسبت به برق تولیدی مصرف کرد. بدن ما یک نیروگاه «مصرفکننده» فوقالعاده بهینه است، نه یک تولیدکننده برای مصارف خارجی. ما انرژی شیمیایی غذا را با بازدهی باورنکردنی به کار مکانیکی و فکری تبدیل میکنیم.
نتیجهگیری
بدن شما یک شاهکار مهندسی بیوالکتریک است. از ۲۰ وات توان مغز گرفته تا میدانهای مغناطیسی قلب، همه نشاندهنده این هستند که حیات بدون جریان برق معنایی ندارد. شناخت الکتریسیته بدن انسان نه تنها به ما در درک بهتر سلامتی کمک میکند، بلکه دریچهای به سوی آیندهای است که در آن مرز بین بیولوژی و تکنولوژی با استفاده از رابطهای مغز و کامپیوتر (مانند Neuralink) کمرنگتر خواهد شد.
شما یک نیروگاه زنده هستید؛ مراقب سوخت این نیروگاه و آرامش شبکه عصبی آن باشید.
بیشتر بخوانید : سرعت الکتریسیته چقدر است؟ تفاوت فریبنده میان نور و ماده
ایتا
