UNIDAD 3
1.
ELECTROFISIOLOGÍA
2.
SISTEMA NERVIOSO.
Las neurofibrillas y los neurofilamentos constituyen el citoesqueleto de
la neurona; son abundantes en el citoplasma y se prolongan por las dendritas y
el cilindroeje. Algunas neurosecreciones, como la acetilcolina, son
sintetizadas en la terminal del axón y empaquetadas en vesículas sinápticas.
Las enzimas requeridas para su síntesis son elaboradas por los ribosomas libres
y se desplazan por los microtúbulos y microfilamentos. Los neurotransmisores
peptídicos migran por el sistema vesicular. El Aparato de Golgi está muy
desarrollado y se ubica en la región perinuclear. Las mitocondrias tienen forma
de bastón; se distribuyen tanto en el citoplasma celular como en sus
prolongaciones y son muy abundantes en la región terminal del axón.
Ocasionalmente se encuentran centríolos aunque resulta difícil explicar la
función de estos en células que, como las neuronas, no se dividen.
Las neuronas tienen inclusiones en su citoplasma. En algunos tipos se
observan pigmentos oscuros (melanina) denominados sustancia nigra; otras veces
presentan depósitos grasos.
Existen dos tipos de prolongaciones: los
axones y las dendritas. El
axón es una prolongación
constante para cada neurona, y por lo general es la más larga, con
ramificaciones múltiples en la región terminal, el telendendrón.
Se distinguen fibras mielínicas y
amielínicas. Algunas fibras nerviosas, formadas por los axones de las neuronas,
están recubiertas por vainas
de mielina tanto para
protegerlas como para facilitar la conducción nerviosa. Las vainas que protegen
a los axones del Sistema Nervioso
Central están formadas por los oligodendrocitos, en tanto que las del SN Autónomo y Sistema Nervioso
Periférico provienen de las células de Schwan que
envuelven los axones cubriéndolos con capas concéntricas de membrana
plasmática. La mielina está constituída por un 40% de proteínas y 60% de
lípidos como esfingomielina y colesterol, y se interpreta que su función
principal es la de aislar el axón para prevenir la disipación de energía e
incrementar la velocidad de conducción. Esta vaina no es continua, sino que se
interrumpe a intervalos regulares constituyendo los Nódulos de Ranvier
Principios básicos sobre electrofisiología y trasmisión
nerviosa
La transmisión de
información (comunicación) en el sistema nervioso se realiza de forma muy
compleja. Sin embargo podemos decir que existen
dos principales vías de comunicación: la bioquímica en la sinapsis neuronal y
la eléctrica a lo largo de axones y fibras nerviosas.
Potencial de membrana de reposo
Cuando una neurona no esta mandando señales,
se dice que se encuentra en reposo y su interior está negativamente cargada con
relación al exterior. Tanto en el nervio como en el músculo, existe un voltaje
debido a la separación de cargas a través de la membrana plasmática. Esta
separación se mantiene por la diferente permeabilidad de la membrana al sodio y
al potasio y por el mecanismo de la bomba de sodio-potasio. El voltaje es una
energía potencial resultante de la diferencia de concentración iónica a ambos
lados de la membrana. En la célula no excitada, este potencial se llama
potencial de reposo y en las neuronas es de -70 m
Este explosivo
mecanismo persiste por alrededor de 1 ms y es autolimitado. Cuando en el
interior de la célula se convierte en positivo, las cargas repelen posteriores
entradas de iones sodio y los canales de membrana para el sodio se cierran. Al
mismo tiempo, los canales de potasio de la membrana se abren y el potasio sale
fuera de la célula rápidamente, siguiendo el gradiente electroquímico. Cuando
el potasio sale y el potencial de membrana se convierte en menos positivo, el
potencial de membrana vuelve a su situación de reposo inicial. Esto se llama
repolarización.
El movimiento de
los iones en un segmento de la membrana despolariza al segmento adyacente y asi
en la dirección del impulso (se va alejando de su origen). Una vez iniciado, un
potencial de acción es por si mismo un evento que se autopropagada a una
velocidad constante a lo largo del axón.
En las fibras
nerviosas mielinizadas se propaga de forma diferente. El potencial de acción es
un evento que se rige por la ley del todo o nada, o sucede o no sucede. Cada
potencial de acción es seguido por un periodo breve de refractariedad, durante
el cual la célula no puede responder a un segundo estimulo. Una fibra muscular
responde igual (todo o nada), aunque el punto de mínimo de excitación
(threshold) de las células musculares es muy superior al de las células
nerviosas.
Ley del todo o nada:
Las corrientes que se
incrementan con lentitud no desencadenan el impulso nervioso, por que el nervio
se adapta al estímulo aplicado en un proceso llamado acomodación.
Una vez que se
alcanza la intensidad umbral, se produce un potencial de acción completo. Los
incrementos adicionales en la intensidad del estímulo no aumentan ni cambian el
potencial de acción. El potencial de acción no se produce si el estímulo tiene
una magnitud inferior al umbral. Por tanto el potencial de acción tiene un
carácter de todo o nada y se dice que obedece a la ley del todo o nada.
3.
SISTEMA BIOELÉCTRICO
El Sistema Cuántico Bio-Eléctrico es una nueva
herramienta que analiza este fenómeno. La energía y la baja frecuencia
magnética del cuerpo humano se captan al sostener el sensor, y a continuación
el equipo las amplifica y las analiza mediante el microprocesador que
incorpora. Los datos se comparan con el espectro cuántico de resonancia
magnética estándar de enfermedades y de nutrición, así como con otros indicadores
incorporados en el equipo para diagnosticar si las formas de las ondas
presentan irregularidades a través del uso de la aproximación de Fourier. De
esta manera se puede realizar el análisis y diagnóstico del estado de salud y
obtener los principales problemas del paciente, también como distintas
propuestas estándares de curación o prevención, basándose en el resultado del
análisis de la forma de la onda.
El método de análisis cuántico de resonancia
magnética es un emergente método de detección espectral, rápido, preciso y no
invasivo, lo que lo hace especialmente apropiado para la comparación de los
efectos de curación de diferentes medicinas y productos médicos, y para la
comprobación de posibles estados anormales de salud. Los principales elementos
de análisis ascienden a más de treinta, e incluyen los siguientes sistemas:
Cardiovascular y Cerebro vascular
Potenciadores eléctricos de la
membrana celular
1) El potencial de reposo:
Es la diferencia de potencial que existe entre el interior y el exterior
de una célula. Lo que mantiene a este potencial en reposo, es la Bomba Na+/K+
(Bomba Sodio/Potasio), dado que si salen 3 Na+ (Sodio) a la parte extracelular,
entran 2 K+ (Potasio) a la parte intracelular. Se debe a que la membrana celular se
comporta como una barrera semipermeable selectiva, es decir, permite el
tránsito a través de ella de determinadas moléculas e
impide el de otras. Este paso de sustancias es libre, no supone aporte
energético adicional para que se pueda llevar a cabo. En las células
eléctricamente excitables, el potencial de reposo es aquel que se registra por
la distribución asimétrica de los iones (principalmente sodio ypotasio)
cuando la célula está
en reposo fisiológico, es decir, no está excitada. Este potencial es generalmente negativo, y
puede calcularse conociendo la concentración de los distintos iones dentro y
fuera de la célula. La distribución asimétrica de los iones se debe a los gradientes de
los potenciales electroquímicos de los mismos. El potencial
electroquímico está compuesto por elpotencial químico, directamente relacionado con la
concentración de las especies, y con la carga de los distintos iones.
2) Un potencial de acción
también llamado impulso eléctrico, es una onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de lamembrana celular modificando
su distribución de carga eléctrica. Los potenciales de acción se
utilizan en el cuerpo para llevar información entre unos tejidos y otros, lo que hace que
sean una característica microscópica esencial
para la vida de losanimales. Pueden generarse por diversos
tipos de células corporales, pero las más activas en su uso son las células delsistema nervioso para
enviar mensajes entre células nerviosas (sinapsis)
o desde células nerviosas a otros tejidos corporales, como el músculo o
las glándulas.
3) El potencial de membrana:
Ain impulso hay máscationes, en especial de sodio, fuera de la membrana
celular y másaniones (-iones) dentro de lo que crea un potencial de
reposo
4.
ELECTRODIAGNÓSTICO Y ELECTROTERAPIA.
Es la interfase entre la medicina clínica y el
propósito activo de la recuperación funcional, que puede obtenerse con una
observación dinámica de la enfermedad y una potencial intervención.
Una combinación de los medios farmacológicos y
neurofisiológicos, unida a una gran variedad de otras técnicas
rehabilitadoras, permite un mejor diagnóstico y tratamiento de los trastornos
motores, productivos por los procesos neurológicos, conduce a las bases
científicas de la medicina rehabilitadora.
entro de las técnicas que pueden utilizarse para
evaluar la función del sistema neuromuscular, hay que destacar los estudios
electromiográficos y el biofeedback.
Metodos tradicionales de
electrodiagnóstico
Las curvas de intensidad-tiempo son un sistema de
exploración que utiliza corrientes de baja frecuencia para producir la
contracción muscular. Para ello se necesita una intensidad mínima de corriente,
a la que Lapique denominó "reobase". La determinación del tiempo
mínimo del flujo de una corriente de intensidad doble de la reobase se denominó
"cronaxia".
De lo anterior de deduce que, cuanto menor es la
duración del impulso, mayor debe ser la intensidad de la corriente. De la
relación de estos dos factores surge el método de exploración neuromuscular
denominado curvas de intensidad-tiempo.
ELECTROTERAPIA
Es la aplicación de energía procedente del espectro
electromagnético al organismo humano, para generar sobre los tejidos,
respuestas biológicas deseadas y terapéuticas.
• La aplicación por defecto no consigue la
respuesta terapéutica.
• La aplicación en exceso satura al sistema y daña
los tejidos tratados.
• La aplicación correcta produce respuestas
biológicas buscadas a modo de tratamientos terapéuticos.
5.
EFECTOS DE LA ELECTRICIDAD EN LOS SERES VIVOS.
Los seres vivos y
en particular el cuerpo humano reaccionan cuando son sometidos a descargas
eléctricas. Este fenómeno fue estudiado ampliamente por LUIGUIGALVANI_ cuando
realizo una serie de experimentos con ancas de rana; usando lapila eléctrica
inventada por ALEXANDRO VOLTA. Los experimentos de Luigi permitieron observar
que cuando las ancas de las ranas se sometían a una descarga eléctrica, sufrían
contracciones involuntarias, con estos experimentos se pudieron establecer los
efectos producidos por la electricidad en los nervios y músculos de los
animales. En nuestro cuerpo se cumplen las mismas leyes físicas de los
circuitos eléctricos, éstas son:
Ley de Ohm: En una resistencia al paso de la
corriente eléctrica, sometida a una diferencia de potencial, la intensidad de
la corriente eléctrica es directamente proporcional a la tensión e inversamente
al valor de la resistencia.
Ley de Watt: La potencia eléctrica, es el trabajo
producido por una resistencia debida ala circulación por ella de una corriente
eléctrica, esta potencia es directamente proporcional a la tensión y a la
intensidad de la corriente.
Ley de Joule: Cuando una corriente circula a través
de una resistencia esta se calienta y disipa una energía que es directamente
proporcional a la potencia eléctrica y altiempo que permanece la circulación de
la corriente.
Durante las últimas
décadas se han realizado experiencias sobre cadáveres, personas vivas y
fundamentalmente sobre animales, que permiten hacernos una idea de los efectos
que produce el paso de la electricidad por el cuerpo de personas en condiciones
fisiológicas normales.
Resistencia del cuerpo humano
La resistencia en
el cuerpo humano depende de los siguientes aspectos:
•Resistencia de la
piel a la entrada de la corriente.
•Resistencia
opuesta por los tejidos y órganos.
•Resistencia de la
piel a la salida de la corriente.
•La superficie de
contacto.
•La humedad de la
piel.
•La presión de
contacto.
•El tipo de
calzado.
•La humedad del
terreno.
¿Cómo pasa la corriente
eléctrica por el cuerpo humano?
Las
mayores lesiones se producen cuando la corriente eléctrica circula entre los
siguientes puntos de contacto:
•
Mano derecha - pie izquierdo• Mano izquierda – pie derecho
•
Manos - cabeza
•
Mano derecha – tórax – mano izquierda
•
Mano – brazo – codo
•
Pie derecho – pie izquierdo
Efectos en el ser vivo
Los seres vivos necesitan energía para el desarrollo normal de las
actividades vitales. Esta demanda energética básica ha evolucionado desde la
antigüedad. El descubrimiento del fuego incrementó el consumo energético por
persona a unas 6000 kcal diarias. En el siglo 15 se produjo un incremento
considerable en el consumo de energía, cifrado en unas 30.000 kcal por persona
y día. En el siglo 18, la revolución industrial puede considerarse como punto
de partida de la aplicación de la energía procedente del carbón a la máquina de
vapor, y causa de la segunda revolución energética. Hoy en día el consumo
energético los países más desarrollados se puede cifrar en unas 300.000 kcal
diarias por persona.
Más de la tercera parte de la energía que se consume este energía
eléctrica ya que se trata una energía limpia, versátil y de fácil transporte.
Otra parte muy importante en la demanda energética es la de los combustibles
para calefacción y automoción. Todo esto ha incrementado nuestro nivel de
bienestar pero también ha contribuido a la contaminación medioambiental
6.
LA UTILIDAD DE LA BOMBA DE NA Y K EN LA
GENERACIÓN DE IMPULSO NERVIOSO
La bomba de sodio y potasio es una proteína presente en todas las
membranas plasmáticas de las células, cuyo objetivo es eliminar sodio de la
célula e introducir potasio en el citoplasma. Ese intercambio permite mantener,
a través de la membrana, las diferentes concentraciones entre ambos cationes.
La proteína transmembrana “bombea” tres cationes de sodio expulsándolos fuera
de la célula y lo propio hace con dos cationes de potasio al interior de ella.
De esa forma se genera un potencial eléctrico negativo intracelular.
La bomba de sodio y potasio cumple un rol muy importante en la
producción y transmisión de los impulsos nerviosos y en la contracción de las
fibras musculares.
En base no es más que la transmisión del mensaje (que es un impulso
nervioso de carácter eléctrico) que es conducido a través del cuerpo celular a
lo largo del axón hasta el botón sináptico para liberar alguna sustancia
transmisora. La neurona tiene un medio interno y un medio
externo, tanto fuera como dentro tiene iones positivos y negativos, aunque cada
medio suele tener una mayor concentración de iones, así el medio interno
tiende a ser negativo y el medio externo a positivo. De tal forma que el medio
externo de la neurona lo constituyen fundamentalmente Sodio (Na+) y Cloro (cl-)
y en el medio interno potasio (K+) y Aniones (A-).
Repolarización de membrana
Las membranas de las neuronas tienen canales iónicos regulados por
voltaje (por el potencial eléctrico). Los estímulos abren los canales de Na+
regulados por voltaje. La apertura de estos canales es muy rápida; cuando se
abren, el Na+ ingresa a la célula en forma masiva. A medida que ingresa el Na+,
el interior celular se hace cada vez más positivo. Esta inversión del potencial
de reposo recibe el nombre de despolarización o potencial de acción.
Durante el potencial de acción hay una primera fase
en la que se produce el ingreso de Na+ y una segunda fase en la cual el ingreso
de Na+ se detiene y ocurre la salida de K+, haciendo que la membrana se
repolarice. Entonces, cuando se alcanza nuevamente el potencial de reposo, las
concentraciones iónicas quedan invertidas, con el K+ fuera de la célula y el
Na+ en el interior.
El potencial de la membrana retorna al valor de
reposo. La recuperación del potencial de reposo negativo recibe el nombre
de repolarización. Los canales de K+ se cierran cuando la repolarización
se completa
La bomba de Na+ y K+ restablece los gradientes
iniciales, introduciendo nuevamente el K+ y extrayendo el Na+ de la célula. El
70% del ATP de una neurona es consumido en el trabajo de la bomba de Na+ y K+
7.
FISIOLOGÍA DE LA MEMBRANA
La membrana actúa como un filtro selectivo
bidireccional. Debido a su interior hidrofóbico, impide prácticamente el paso
de todas las moléculas solubles en agua. Sin embargo, su permeabilidad
selectiva permite la salida de catabolitos y de algunas sustancias de síntesis,
y la entrada hacia el citosol de las sustancias necesarias para el correcto
funcionamiento celular.
Funciones de las
membranas biológicas
La comunicación de la célula con el medio extracelular está medida por la membrana plasmática que la rodea y que debe permitir el intercambio de moléculas necesarias para la vida celular. La membrana contiene, por tanto, los mecanismos para transportar físicamente moléculas, permitiendo que la célula tome los metabolitos necesarios para su metabolismo, construya sus macromoléculas y, además, libere los productos del catabolismo celular y las sustancias de secreción.
La membrana actúa como una barrera semipermeable, permitiendo el paso, mediante mecanismos diversos, de determinadas sustancias a favor o en contra de un gradiente de concentración osmótico o eléctrico. En esencia, las funciones de la membrana son:
. Intercambio de sustancias, lo que implica un transporte iónico y molecular, y un transporte macromolecular que se realiza mediante los siguientes mecanismos: fagocitosis, endocitosis, pinocitosis, endocitosis mediada y exocitosis.
. Reconocimiento de la información de origen extracelular y transmisión al medio intracelular.
. Reconocimiento y adhesividad celular.
Receptores de membrana
La transducción de señales es la respuesta de la célula a estímulos externos; la membrana desempeña un papel importante en este proceso. Las células son capaces de responde a estos estímulos y señales externas gracias a los receptores de membrana. Estas moléculas, de naturaleza generalmente proteica, reconocen de forma específica a una determinada molécula-mensaje. Las células dotadas con receptores de membrana reciben el nombre de células diana.
La actividad fisiológica de las células diana se ve afectada por un solo tipo de molécula-mensaje. Sin embargo, una misma molécula-mensaje puede interactuar con varios receptores. Las moléculas-mensaje pueden ser hormonas, neurotransmisores o factores químicos, entre los que se encuentran los factores de crecimiento.
A la molécula-mensaje se la denomina primer mensajero, y al unirse a su receptor de membrana induce en este un cambio en la conformación molecular que produce una señal de activación de una molécula osegundo mensajero. Este actúa estimulando o deprimiendo alguna actividad bioquímica. Entre las moléculas que actúan como segundos mensajeros se encuentran el AMP cíclico y el GMP cíclico.(Guyton, 2000)
La comunicación de la célula con el medio extracelular está medida por la membrana plasmática que la rodea y que debe permitir el intercambio de moléculas necesarias para la vida celular. La membrana contiene, por tanto, los mecanismos para transportar físicamente moléculas, permitiendo que la célula tome los metabolitos necesarios para su metabolismo, construya sus macromoléculas y, además, libere los productos del catabolismo celular y las sustancias de secreción.
La membrana actúa como una barrera semipermeable, permitiendo el paso, mediante mecanismos diversos, de determinadas sustancias a favor o en contra de un gradiente de concentración osmótico o eléctrico. En esencia, las funciones de la membrana son:
. Intercambio de sustancias, lo que implica un transporte iónico y molecular, y un transporte macromolecular que se realiza mediante los siguientes mecanismos: fagocitosis, endocitosis, pinocitosis, endocitosis mediada y exocitosis.
. Reconocimiento de la información de origen extracelular y transmisión al medio intracelular.
. Reconocimiento y adhesividad celular.
Receptores de membrana
La transducción de señales es la respuesta de la célula a estímulos externos; la membrana desempeña un papel importante en este proceso. Las células son capaces de responde a estos estímulos y señales externas gracias a los receptores de membrana. Estas moléculas, de naturaleza generalmente proteica, reconocen de forma específica a una determinada molécula-mensaje. Las células dotadas con receptores de membrana reciben el nombre de células diana.
La actividad fisiológica de las células diana se ve afectada por un solo tipo de molécula-mensaje. Sin embargo, una misma molécula-mensaje puede interactuar con varios receptores. Las moléculas-mensaje pueden ser hormonas, neurotransmisores o factores químicos, entre los que se encuentran los factores de crecimiento.
A la molécula-mensaje se la denomina primer mensajero, y al unirse a su receptor de membrana induce en este un cambio en la conformación molecular que produce una señal de activación de una molécula osegundo mensajero. Este actúa estimulando o deprimiendo alguna actividad bioquímica. Entre las moléculas que actúan como segundos mensajeros se encuentran el AMP cíclico y el GMP cíclico.
8.
SONIDO, AUDICIÓN Y ONDAS SONORAS.
El sonido tiene
orígenes y características muy diferentes:
·
Fenómenos de la
naturaleza: Una gota que
cae sobre una superficie, las hojas de los árboles movidas por el viento, las
olas del mar, etc.
·
Muchos animales
tienen la capacidad de producir sonido: el
ladrido de un perro, el canto de un pájaro, etc.
·
La voz humana: una de las formas más complejas de
comunicación en la que se basa el lenguaje verbal.
·
Dispositivos
creados por el hombre también pueden producir sonido: el motor de un coche, una explosión, etc.
·
Algunos
dispositivos han sido creados expresamente para la producción de un tipo de
sonido: el sonido de los
instrumentos musicales.
La Audición
La audición es uno de los cinco sentidos propios de los
animales, con características particulares y diferenciadas en cada especie.
Este sentido supone procesos fisiológicos y psicológicos y se relaciona con el
equilibrio. Nos permite interpretar sonidos, y nos ayuda a comunicarnos; el
órgano receptor de este sentido es el oído.
Funcionamiento de la audición
·
El sonido
se canaliza en el conducto auditivo y provoca el movimiento del tímpano.
·
El
tímpano vibra con el sonido.
·
Las
vibraciones del sonido se desplazan por la cadena de huesecillos hasta la
cóclea.
·
Las
vibraciones del sonido hacen que el fluido de la cóclea se mueva.
·
El
movimiento de este fluido hace que las células ciliadas se inclinen. Las
células ciliadas producen señales neurales que son captadas por el nervio
auditivo. Las células ciliadas de un extremo de la cóclea envían información de
los sonidos graves, y las células ciliadas del otro extremo envían información
de los sonidos agudos.
·
El nervio
auditivo envía las señales al cerebro, donde se interpretan como sonidos.
9.
VELOCIDAD Y ENERGÍAS DEL SONIDO.
Las partículas del medio se comprimen en las zonas
de máxima amplitud de la ondulación y se separan en las de mínima amplitud.
Estas zonas se denominan compresión y rarefacción.
La rapidez de propagación del sonido está
relacionada con variables físicas propias del material como la densidad, la
temperatura, la elasticidad, presión, salinidad, etc.
En el caso de medios gaseosos, como el aire, las
vibraciones son trasmitidas de un punto a otro mediante choques entre las
partículas que constituyen el gas. De este modo cuando mayor sea la densidad
del gas, mayor será la rapidez de la onda.
En los medios sólidos, son las fuerzas que unen
entres sí las partículas constitutivas del cuerpo las que se encargan de
propagar la perturbación de un punto a otro. Este procedimiento más
directo explica por qué la rapidez del sonido es mayor en los sólidos que en
los gases.
La rapidez del sonido varía muy poco con la
temperatura en los sólidos y líquidos, sin embargo en los gases, aumenta con la
temperatura porque se incrementa la probabilidad de los choques entre las
moléculas.
El alcance de una onda de sonido en un medio, está
directamente con la energía que absorbe y la rapidez específicamente en un
sólido, se ve afectada por la densidad y por la elasticidad.
A nivel molecular un material con alta elasticidad
(rígido) se caracteriza por grandes fuerzas entre sus moléculas. Esto hace que
las partículas vuelvan rápidamente a sus posiciones de equilibrio y estén
dispuestas a iniciar de nuevo un movimiento, lo que les permite vibrar a altas
velocidades. Por lo tanto, el sonido viaja más rápido a través de
medios con mayor elasticidad.
La densidad de un medio representa la masa por unidad de volumen. Así
mientras más denso es un material, mayor será la masa de las moléculas, si se
considera un mismo volumen, lo que implica que el sonido se trasmite más lentamente.
Esto se debe a que las ondas de sonido trasportan energía, que es la
responsable de la vibración de un medio, y se necesita más energía para hacer
vibrar las moléculas grandes que la requerida para hacer vibrar moléculas más
pequeñas. Por esto, el sonido viaja más lento en un objeto más denso, si ambos
tienen la misma propiedad elasticidad. (Biofisica, 2012)
10. ENERGÍA DEL SONIDO
La energía sonora (o energía
acústica) es la energía que transmiten o transportan las ondas sonoras.
Procede de la energía vibracional del foco sonoro y se propaga a
las partículas del medio que atraviesan en forma de energía
cinética (movimiento de las partículas), y de energía
potencial (cambios depresión producidos en dicho medio,
o presión sonora). Al irse propagando el sonido a través del medio, la
energía se transmite a la velocidad de la onda, pero una parte de la energía
sonora se disipa en forma de energía térmica. La energía acústica
suele tener valores absolutos bajos, y su unidad de medida es
el julio (J). Aunque puede calcularse a partir de otras magnitudes
como la intensidad sonora, también se pueden calcular otras magnitudes
relacionadas, como la densidad o el flujo de energía acústica.
Aplicaciones:
Esta energía es usada para uso diario en aparatos eléctricos y para crear imágenes del cuerpo humano por medio de ondas de ultrasonido. Así se crea una imitación de los órganos que más absorben éstas ondas.
Esta energía es usada para uso diario en aparatos eléctricos y para crear imágenes del cuerpo humano por medio de ondas de ultrasonido. Así se crea una imitación de los órganos que más absorben éstas ondas.
11. ELEMENTOS DE UNA ONDA
- Cresta: es
la parte más elevado de una onda.
- Valle:
es la parte más baja de una onda.
- Elongación: es
el desplazamiento entre la posición de equilibrio y la posición en un
instante determinado.
- Amplitud: es
la máxima elongación, es decir, el desplazamiento desde el punto de
equilibrio hasta la cresta o el valle.
- Longitud de onda (l): es
la distancia comprendida entre dos crestas o dos valles.
- Onda completa: cuando
ha pasado por todas las elongaciones positivas y negativas.
- Período (T): el
tiempo transcurrido para que se realice una onda completa.
- Frecuencia (f): Es
el número de ondas que se suceden en la unidad de tiempo.
Clase de movimientos Ondulatorios:
- El movimiento
ondulatorio transversal es aquél en el que la dirección de propagación es
perpendicular a la dirección de vibración, tal como sucede en una cuerda,
o las ondas electromagnéticas.
- En el
movimiento ondulatorio longitudinal coinciden la dirección de vibración y
de propagación, un ejemplo es el del sonido.
12. CUALIDADES
DEL SONIDO.
Hay sonidos de
todas clases: largos y cortos, fuertes y débiles, agudos y graves, agradables y
desagradables. El sonido ha estado siempre presente en la vida cotidiana del
hombre. A lo largo de la historia el ser humano ha inventado una serie de
reglas para ordenarlo hasta construir un lenguaje musical.
Las cualidades
músicales y físicas del sonido son: la altura o tono, la duración, la
intensidad y el timbre.
LA ALTURA es la afinación de un sonido; está
determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras (es lo que
permite distinguir entre sonidos graves, agudos o medios) medida en ciclos por
segundo o hercios (Hz).Para que los humanos podamos percibir un sonido, éste
debe estar comprendido entre el rango de audición de 20 y 20.000 Hz. Por debajo
de este rango tenemos los infrasonidos y por encima los ultrasonidos. A esto se
le denomina rango de frecuencia audible. Cuanto más edad se tiene, este rango
va reduciéndose tanto en graves como en agudos.
Al hablar de este tema
con mis estudiantes siempre hago la siguiente relación, los sonidos agudos se
parecen a la voz de la mujer y los sonidos graves a la voz del hombre, en
cuanto a los sonidos intermedios o medios estos se iran identificando a medida
que se ejercita y se desarrolla la capacidad auditiva.
LA DURACIÓN
es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido, está determinada por la
longitud, que indica el tamaño de una onda, que es la distancia entre el
principio y el final de una onda completa (ciclo); según esto podemos decir que
por duración los sonidos pueden ser largos o cortos. Los únicos instrumentos
acústicos que pueden mantener los sonidos el tiempo que quieran, son los de
cuerda con arco, como el violín por ejemplo; los de viento dependen de la
capacidad pulmonar, y los de percusión, de los golpes. La guitarra necesita, al
igual que el piano, de un martilleo que golpee las cuerdas, y solo se escucha
el sonido hasta que la cuerda deja de vibrar.
LA INTENSIDAD equivale a hablar de volumen: un
sonido puede ser fuerte o débil. Es la cantidad de energía acústica que
contiene un sonido. La intensidad viene determinada por la potencia, que a su
vez está determinada por la amplitud y nos permite distinguir si el sonido es
fuerte o débil.
Los sonidos que
percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de
dolor (140 dB). Esta cualidad la medimos con el sonómetro y los resultados se
expresan en decibelios (dB) en honor al científico e inventor Alexander Graham
Bell.
en este tema el
referente al que hago alución, es la perilla o control de volumen del equipo o
reproductor de sonido, a mayor volumen mayor intesidad, a menor volumen menor
intensidad.
EL TIMBRE es la cualidad que permite reconocer
la fuente emisora del sonido, por ejemplo, entre la misma nota (tono) con igual
intensidad producida por dos instrumentos musicales distintos. Se define como
la calidad del sonido. cada cuerpo sonoro vibra de una forma distinta. Las
diferencias se dan no solamente por la naturaleza del cuerpo sonoro (madera,
metal, piel tensada, etc), sino también por la manera de hacerlo sonar
(golpear, frotar, rascar)
13. LA
VOZ HUMANA.
La voz humana, por su timbre
característico, su flexibilidad y fácil emisión, es el instrumento más natural
que existe. Ha servido de modelo y base para la ordenación y formación de las distintas familias instrumentales que constituyen
el eje de la orquesta. Debido a que la extensión de la voz se produce dentro de
los límites del número de vibraciones que mejor tolera el oido humano, hace que
sea considerado un instrumento muy agradable de oir.
La voz humana se
forma al pasar el aire de los pulmones por la laringe. Dicha
laringe está compuesta de un esqueleto cartilaginoso que permite el paso del
aire, en cuyas paredes internas hay dos repliegues llamados cuerdas
vocales. Éstas, para producir la voz, se acercan voluntariamente,
haciendo más o menos pequeño el espacio existente entre ellas. Este espacio
recibe el nombre de glotis. Al pasar el aire a través de las
cuerdas vocales, éstas se ponen en vibración, produciendo el sonido. Cuanto
mayor sea la extensión de la glotis, más grave será el sonido que se produzca;
por el contrario, cuanto más corta sea, más agudo será el sonido obtenido.
El timbre de la
voz no se forma solamente en la laringe, sino que es conducida a otros órganos
como la boca y la nariz, conformando el sonido final de la voz. Según donde se
conduzca y apoye la voz determinará la calidad tímbrica de la voz, y por ello,
las características únicas e irrepetibles en cada persona. Derivado de estas
transformaciones podemos obtener ciertos efectos como la voz de
falsete: dicha voz se produce cuando el aire pasa sólo por la mitad de
la glotis, produciéndose un sonido a una octava alta de la voz natural. También
podemos conseguir el vibrato, obtenido mediante la variación
intermitente del aire; o el portamento, que consiste en el
deslizamiento de los sonidos de una forma pronunciada y a veces excesiva.
Aparatos
que intervienen en este proceso
EL
APARATO RESPIRATORIO:
Permite que el aire, en particular el aire
espirado, pueda utilizarse para producir la voz.
EL APARATO FONADOR:
EL APARATO FONADOR:
Es aquí donde realmente se produce el sonido.
Los órganos de fonación de la voz humana son los músculos de las mejillas,
labios, lengua, paladar inferior y superior, la úvula, campanilla o galillo,
laringe, epiglotis, las falsas cuerdas vocales, las cuerdas vocales, glotis,
caja torácica y diafragma.
EL
APARATO RESONADOR:
Funciona como una caja de resonancia
encargada de amplificar el sonido producido por el aparato fonador. Está
formado por la boca, fosas nasales y senos óseos.
·
Mecanismos
principales: los mecanismos
que producen la voz son la inspiración, es decir, cuando el
aire es retenido por los pulmones y expulsado y dosificado para producir el
sonido; y la espiración, o sea, cuando expulsamos el aire
haciéndolo pasar a través de las cuerdas vocales y de los distintos aparatos
resonadores. (Biofisica Medica, 2012)
14. BIOFÍSICA
DE LA PERCEPCIÓN AUDITIVA.
La percepción sonora es el resultado de los procesos
psicológicos que tienen lugar en el sistema
auditivo central y permiten interpretar los sonidos recibidos.
La psicoacústica estudia la percepción
del sonido desde la psicología (percepción sonoro subjetiva) y describe la
manera en que se perciben las cualidades (características) del sonido, la percepción del espacio a través del
sonido escucha binaural y el fenómeno
del enmascaramiento, entre otras cosas.
Marshall McLuhan en su teoría de la percepción afirma que la imagen sonora necesita ser fortalecida por otros sentidos.
No porque la imagen sonora sea débil, sino porque la percepción humana tiene
gran dependencia de la percepción visualy el sentido del oído
necesita que la vista confirme lo que ha percibido.
Teorías
de la Audición
Teoría del Lugar
Esta teoría afirma que existe una organización tonotópica de las
frecuencias en la membrana basilar. En otras palabras, que
las células sensoriales que se encuentran cercanas a la base de la membrana
basilar son afectadas principalmente por tonos de alta frecuencia, en cambio,
las localizadas cerca al helicotrema son estimuladas principalmente por tonos de
baja frecuencia. Además afirma que diferentes frecuencias excitan distintas
fibras nerviosas en el área auditiva primaria.
15. AUDIÓMETRO
El
audiómetro es un generador de tonos puros y ruidos dentro de una gama de
frecuencias e intensidades. Este equipo nos permite realizar la audiometría
convencional, que estudia la audición dentro de las frecuencias 125 a 8000Hz.
Sin embargo, en la última década ha tomado importancia, debido a su valor
diagnóstico, la audiometría de alta frecuencia, que estudia la audición hasta
los 20000Hz. Los estímulos pueden ser enviados en intensidades que van entre 0
y 120dB aproximadamente, dependiendo del equipo, que también, puedes ser análogo
o digital.
Un
audiómetro, se compone de las siguientes partes:
Componentes
internos:
·
Oscilador o Generador
electroacústico : Encargado de generar las frecuencias de
tonos puros. Estas varían en octavas desde 125 a 8000Hz: en 125, 250,
500, 1000, 2000, 4000, 8000 octavas, 500, 3000, 6000 medias octavas.
·
Amplificador: Encargado de
dar la ganancia necesaria a las frecuencias generadas por el oscilador. La
ganancia o amplificación de las frecuencias es de
·
120dB.
·
Atenuador: Permite controlar
la intensidad de salida total de los tonos amplificados de -10 a 120dB en
pasos de 5 en 5dB, para ser enviados al transductor de salida.
Es
importante realizar un control y chequeo periódico del audiómetro y sus
componentes para mantener la confiabilidad y validez de los resultados y
exámenes. Por ello, la norma ISO 6189 e ISO 8253-1 establecen
dos niveles de calibración en los cuales se debe tener un rol importante. Estos
son :
a) Chequeos diarios: Corresponde a
una revisión subjetiva diaria y registro de los parámetros del audiómetro con
el fin de detectar sonidos indeseables producidos por el equipo, controles y
accesorios. Debe ser realizada por el mismo profesional que utiliza el equipo
al comienzo de cada día. En caso de detectar alguna irregularidad el audiómetro
debe ser retirado para su inspección y reparación.
b)
Calibración subjetiva: Corresponde
a una revisión periódica del “perfil auditivo conocido” de un sujeto de prueba
sano, con audición estable y umbrales auditivos que no excedan los 25dB HL en
cada frecuencia de prueba. Se realiza una audiometría completa a este sujeto y
sus resultados se comparan con el audiograma ya conocido realizado con el mismo
equipo. Si los umbrales auditivos presentan diferencias superiores a los 10dB
HL en cualquiera de las frecuencias, el audiómetro deberá ser retirado de
servicio para una verificación y calibración objetiva. (Espectrometria, 2012)
16.
LA LUZ Y EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO.
LUZ
La luz es la radiación electromagnética visible al ojo humano. Alcanza
nuestro planeta procedente del Sol, atravesando 149 millones de km (a 93
millones de millas). Su velocidad es de 300.000 km por segundo, (186 millas),
así que la luz que estás viendo ahora mismo fue producida por el Sol hace,
aproximadamente, 8 minutos. Dicho de otra forma, la luz tarda en llegar a la
Tierra, más o menos el doble, de lo que tardamos en hacer una taza de café.
Refracción
La refracción es la variación brusca de dirección
que sufre la luz al cambiar de medio. Este fenómeno se debe al hecho de que la
luz se propaga a diferentes velocidades según el medio por el que viaja. El
cambio de dirección es mayor cuanto mayor es el cambio de velocidad, ya que la
luz recorre mayor distancia en su desplazamiento por el medio en que va más
rápido. Laley de Snell relaciona el cambio de ángulo con el
cambio de velocidad por medio de los índices de refracción de los medios.
Como la refracción depende de la
energía de la luz, cuando se hace pasar luz blanca o policromática a través de
un medio con caras no paralelas, como un prisma, se produce la separación de la luz
en sus diferentes componentes (colores) según su energía, en un fenómeno
denominado dispersión refractiva. Si el medio tiene las caras
paralelas, la luz se vuelve a recomponer al salir de él.
Propagación y Difracción
Una de las propiedades de la luz más evidentes a
simple vista es que se propaga en línea recta. Lo podemos ver, por ejemplo, en la propagación de
un rayo de luz a través de ambientes polvorientos o de atmósferas saturadas.
La óptica geométrica parte
de esta premisa para predecir la posición de la luz, en un determinado momento,
a lo largo de su transmisión.
De la propagación de la luz y su encuentro con
objetos surgen las sombras. Si interponemos un cuerpo opaco en el camino de la luz y a continuación una
pantalla, obtendremos sobre ella la sombra del cuerpo. Si el origen de la luz
o foco se
encuentra lejos del cuerpo, de tal forma que, relativamente, sea más pequeño que
el cuerpo, se producirá una sombra definida. Si se acerca el foco al cuerpo
surgirá una sombra en la que se distinguen una región más clara
denominada penumbra y
otra más oscura denominada umbra.
Sin embargo, la luz no siempre se propaga en línea
recta. Cuando la luz atraviesa un obstáculo puntiagudo o una abertura estrecha,
el rayo se curva ligeramente. Este fenómeno, denominado difracción, es el responsable de que al mirar a través de un
agujero muy pequeño todo se vea distorsionado o de que los telescopios y
microscopios tengan un número de aumentos máximo limitado.
17.
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO.
Se denomina espectro electromagnético a
la distribución energética del conjunto de las ondas
electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación
electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de
absorción)
una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera
análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir ver el espectro, permiten realizar
medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la
radiación.
El espectro electromagnético
se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos cósmicos, rayos gamma y los rayos X, pasando por la radiación
ultravioleta, la luz visible y la radiación infrarroja, hasta las ondas
electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más
pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo (véase Cosmología física) aunque formalmente el
espectro electromagnético es infinito y continuo.
Rango energético del espectro
El espectro electromagnético cubre longitudes de onda muy variadas. Existen frecuencias de 30 Hz y menores que son relevantes en el estudio de ciertas nebulosas.1 Por otro lado se conocen frecuencias
cercanas a 2,9×1027 Hz, que han sido detectadas provenientes de
fuentes astrofísicas.2
Por lo tanto, las ondas
electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y mucha
energía mientras que las ondas de baja frecuencia tienen grandes longitudes de
onda y poca energía.
Por lo general, las radiaciones
electromagnéticas se clasifican basándose en su longitud de la onda en ondas de radio, microondas, infrarrojos, visible –que percibimos como luzvisible– ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
18. CONCEPTOS
RELATIVOS A LA LUZ.
La teoría de
la relatividad incluye tanto a la teoría de la relatividad especial como a la de relatividad general,
formuladas por Albert
Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad
existente entre la mecánica newtoniana y
elelectromagnetismo.
La teoría de la
relatividad especial, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de
fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación
de las leyes del movimiento.
La teoría de la
relatividad general, publicada en 1915, es una teoría de la gravedad que
reemplaza a la gravedad newtoniana, aunque coincide numéricamente con ella
para campos gravitatorios débiles y "pequeñas" velocidades. La teoría
general se reduce a la teoría especial en ausencia de campos gravitatorios.
No fue hasta el 7
de marzo de 2010 que fueron mostrados públicamente los manuscritos originales de
Einstein por parte de la Academia Israelí de Ciencias, aunque la teoría se había publicado en 1905. El
manuscrito contiene 46 páginas de textos y fórmulas matemáticas redactadas a
mano, y fue donado por Einstein a la Universidad Hebrea de Jerusalén en 1925 con motivo de su inauguración. (Espectrometria,
2012)
19. COLOR.
El color es una experiencia visual, una impresión sensorial que
recibimos a través de los ojos, independiente de la materia colorante de la
misma.
El mundo que nos rodea se nos muestra
en color. Las cosas que vemos no sólo se diferencian entre sí por su forma, y
tamaño, sino también por su colorido. Cada vez que observamos la
naturaleza o un paisaje urbano podemos apreciar la cantidad de colores que están a nuestro alrededor
gracias a la luz que incide sobre los objetos.
El concepto de color varía de acuerdo
al ámbito que es utilizada; desde el punto de vista físico el color es una propiedad física de la luz
emitida por los objetos y substancias. En la química lo describen por medio
de una formula que representa una reacción de elementos.
20. CUALIDADES
DE LA LUZ
La luz natural
indispensable para todos los organismos fotosintéticos es un Espectro
Electromagnético formado por la asociación de varios colores( azul hasta el
rojo) que se propaga en forma de ondas ( modelo ondulatorio) o estar formado
por partículas luminosas cargadas con paquetes de energía cuántica( fotones de
luz solar), esta luz es clave para realizar el proceso de la fotosíntesis.
Algunos seres vivos como las luciérnagas y peces abisales generan luz propia o
radiante, llamándose Bioluminiscentes, los destellos de luz biológica son
producidos por gasto de ATP celular. La luz artificial es originada por
transformación de una forma de energía a otra, cuando la energía eléctrica pasa
por las bombillas luminosas los filamentos de Tungsteno generan luz artificial
que sirve para la iluminación de todos los ambientes, este tipo de luz también
e aprovechada por las plantas expuestas bajo bombillas luminosas pues realizan
fotosíntesis pero en intensidades menores a la luz natural. (Espectrometria, 2012)
21.
SISTEMA VISUAL HUMANO. IONIZACIÓN DE LOS FLUIDOS.
Definimos foto receptores como aquella célula
o mecanismo capaz de captar la luz. Los foto Distribución de los foto receptores en el ojo
Los conos forman un mosaico hexagonal regular
en la fóvea, la mayor densidad de conos se encuentra en la foveola descendiendo
esta densidad según nos alejamos en la retina periférica. Los bastones se
encuentran por la fóvea siguiendo de una manera más desorganizada el patrón de
los conos. Existe una zona donde no existe ningún fotorreceptor, es el punto
ciego.
Pigmentos visuales
Los
foto receptora responden a la luz en función de los pigmentos visuales que
están localizados en la bicapa lipídica de los repliegues para los conos y en
los discos membranosos para los bastones. Los bastones contienen rodesiana, que
es una proteína que presenta una mayor sensibilidad a las longitudes de onda
cercanas a 500nm, es decir, a la luz verde azulada, por lo tanto es la
responsable de la visión isotópica (condiciones de baja luminosidad).
Cada cono contiene uno de tres tipos de
opinas: La eritropsia que tiene mayor sensibilidad para las longitudes de onda
largas (luz roja), la cloropsina con mayor sensibilidad para longitudes de onda
medias(luz verde) y por último la camposina con mayor sensibilidad para las
longitudes de onda pequeñas (luz azul), por ello los conos son los responsables
de la percepción del color y dan lugar a la visión tricromática. Ultra
estructura de las terminaciones sinápticas de los conos y bastones
La información codificada por los
fotorreceptora se transmite a través de sus terminaciones sinápticas llamadas
pedículos en el caso de los conos y esférulas en el caso de los bastones. Ambas
están llenas de vesículas sinápticas. En las sinapsis, que es la región de contacto
entre los axómas y las dendritas, existen unas estructuras densas llamadas
Sinapsis en Cintilla. Las células que intervienen en los procesos que se
realizan en esta zona son las células bipolares, las células horizontales, las
células interplexiformes y las ganglionares.
Los pedículos forman una estructura conocida
como triada en la que se encuentran tres procesos: 2 procesos laterales que
corresponden a células horizontales y un proceso central alineado con la
sinapsis en cintilla (células bipolares). Además existen otros tipos de células
bipolares que tienen contactos basales con el pedículo. En estas terminaciones
sinápticas hay aproximadamente 30 Sinapsis en Cintillas. Las esférulas
contienen dos sinapsis en cintilla que forman una estructura conocida como
diada compuesta por una estructura lateral (compuesto por las terminaciones
axónicas de las células horizontales) y un elemento central (compuesto por las
dendritas intervaginantes de las células bipolares para los bastones). Por lo
general no existen contactos basales en las esférulas.
22. RADIACIONES
NO IONIZANTES.
Se entiende por radiación no ionizante aquella onda o partícula que no es capaz de arrancar electrones
de la materia que ilumina produciendo, como mucho, excitaciones
electrónicas.
Ciñéndose a la radiación electromagnética, la capacidad de arrancar electrones(ionizar átomos o moléculas) vendrá dada, en el
caso lineal, por la frecuencia de la radiación, que determina la
energía por fotón, y en el
caso no lineal también por la "fluencia" (energía por unidad de
superficie) de dicha radiación; en este caso se habla de ionización no
lineal.
Así, atendiendo a la frecuencia de la
radiación serán radiaciones no ionizantes las frecuencias comprendidas entre
las frecuencias bajas o radio frecuencias y el ultravioleta aproximadamente, a
partir del cual (rayos X y rayos gamma) se
habla de radiación ionizante. En el caso particular de radiaciones
no ionizantes por su frecuencia pero extremadamente intensas (únicamente los láseres intensos) aparece el fenómeno de la ionización no
lineal siendo, por tanto, también ionizantes.
La emisión de neutrones termales
corresponde a un tipo de radiación no ionizante tremendamente dañina para los
seres vivientes. Un blindaje eficiente lo constituye cualquier fuente que posea
hidrógeno, como el agua o los plásticos, aunque el mejor blindaje de todos para
este tipo de neutrones, al igual que en la emisión de neutrones lentos, son: el
cadmio natural(Cd), por captura reactiva, y el Boro (B), por reacciones de
transmutación. Para este tipo de radiación los materiales como el plomo, acero,
etc. son absolutamente transparentes.
23.
RADIACIONES IONIZANTES
Son aquellas radiaciones con energía suficiente para ionizar la materia, extrayendo los electrones de sus estados ligados al
átomo.
Clasificación
Según sean fotones o partículas
·
Radiación electromagnética: este tipo de radiación está formada por fotones con energía suficiente como para ionizar la
materia (es decir, superior a unas decenas de electronvoltios). Según su origen y su energía se clasifican
en rayos
X y rayos
gamma.
·
Radiación corpuscular: incluye a las partículas alfa (núcleos de Helio), beta (electrones y positrones de alta energía), protones, neutronesy otras partículas que sólo se producen por
los rayos
cósmicos o en aceleradores de muy alta energía, como los piones o los muones.
Según la ionización producida
·
Radiación
directamente ionizante: suele comprender a las radiaciones corpusculares formadas
por partículas cargadas que interaccionan de forma directa con los electrones y
el núcleo de los átomos de moléculas blanco o diana como el oxígeno y el agua. Suelen poseer una transferencia lineal de energía alta.
·
Radiación
indirectamente ionizante: está formada por las partículas no cargadas como los fotones, los neutrinos o los neutrones, que al atravesar la materia interaccionan
con ella produciendo partículas cargadas siendo éstas las que ionizan a otros
átomos. Suelen poseer una baja transferencia lineal de energía.
Según la fuente de la radiación ionizante
·
Las
radiaciones naturales: proceden de radioisótopos que se encuentran presentes en el aire (como por ejemplo el 222Rn o el 14C), el cuerpo humano (p. ej. el 14C o el 235U), los alimentos (p. ej. el 24Na o el 238U)), la corteza
terrestre (y por tanto las rocas y los materiales de construcción obtenidos de
éstas, como el 40K), o del espacio (radiación cósmica). Son radiaciones no producidas por el
hombre. Más del 80% de la exposición a radiaciones ionizantes en promedio a la
que está expuesta la población proviene de las fuentes naturales.
·
Las
diferentes radiaciones artificiales: están producidas mediante ciertos aparatos o
métodos desarrollados por el ser humano, como por ejemplo los aparatos
utilizados en radiología, algunos empleados en radioterapia, por materiales radiactivos que no existen
en la naturaleza pero que el ser humano es capaz de sintetizar en reactores
nucleares o aceleradores de partículas, o por materiales que existen en la
naturaleza pero que se concentran químicamente para utilizar sus propiedades
radiactivas. La naturaleza física de las radiaciones artificiales es idéntica a
la de las naturales. Por ejemplo, los rayos X naturales y los rayos X
artificiales son ambos rayos X (fotones u ondas electromagnéticas que proceden
de la desexcitación de electrones atómicos). Ejemplos de fuentes artificiales
de radiación son los aparatos de rayos X, de aplicación médica o industrial,
los aceleradores de partículas de aplicaciones médicas, de investigación o
industrial, o materiales obtenidos mediante técnicas nucleares, como
ciclotrones o centrales nucleares.
24.
ELEMENTOS BÁSICOS DE LA FÍSICA NUCLEAR.
Es una pequeña
región central del átomo donde se encuentran distribuidos los neutrones y
protones, partículas fundamentales del núcleo, que reciben el nombre de
nucleones.
La estabilidad del núcleo no puede explicarse por su acción
eléctrica. Es más, la repulsión existente entre los protones produciría su
desintegración. El hecho de que en el núcleo existan protones y neutrones es un
indicador de que debe existir otra interacción más fuerte que la
electromagnética que no está directamente relacionada con cargas eléctricas y
que es mucho más intensa. Esta interacción se llama nuclear y es la que
predomina en el núcleo.
1. Modelo de Dalton.
Las hipótesis en las que Dalton basaba su modelo
eran las siguientes:
· Los
elementos están formados por partículas diminutas, e indivisibles llamadas
átomos. Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa,
tamaño y en cualquier otra propiedad.
· Los
compuestos químicos están formados por unas partículas, llamadas moléculas,
todas iguales entre sí. Es decir, las moléculas se forman por la unión de
varios átomos.
En las reacciones químicas,
los átomos ni se crean ni se destruyen, sólo cambia la manera en que están
unidos. Las reacciones químicas son pues una redistribución de los átomos.
2. Modelo atómico de
Thomson.
Descubrió el electrón. El electrón es una partícula
constituyente del átomo, caracterizada por:
· Carga eléctrica negativa.
· Masa extremadamente pequeña.
El electrón era una partícula con una masa
extremadamente pequeña, exactamente 9,1 10-31 kg. También se encontró que el
electrón tenía una carga eléctrica negativa, con un valor de 1,6 10-19 C. El
culombio (C) es la unidad de carga eléctrica en el Sistema Internacional de
Unidades. Se define como la cantidad de carga que pasa por la sección de un
conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un
amperio, y se corresponde con la carga de 6,24 × 1018 electrones.
3. Modelo atómico de
Rutherford.
Descubrió el protón.
El protón es una partícula constituyente del átomo,
que tiene:
· Carga positiva y de igual valor a la del
electrón.
· Una masa mucho mayor a la del electrón, unas
dos mil veces.
Se atribuye a Rutherford el descubrimiento del
protón, una partícula con una masa muy grande, comparada con la del electrón
(mp = 1,7 10-27 kg) y una carga exactamente igual a la del electrón, pero de
signo positivo (qp = 1,6 10-19 C). Según el modelo atómico de Rutherford los
electrones orbitan en el espacio vacío alrededor de un minúsculo núcleo
atómico, situado en el centro del átomo donde se encuentran los protones.
4. Modelo atómico de Bohr.
La tercera partícula constituyente del átomo,
que ya predijo Rutherford, tardó mucho en encontrarse, más de 30 años. Se
descubrió por casualidad al estudiar la reacciones nucleares. La explicación de
esta tardanza está en que dado que no tiene carga eléctrica, no es fácil
detectarla.
Esta nueva partícula, el neutrón, tiene una masa
similar a la del protón (mn = 1,7 10-27 kg) y no tiene carga eléctrica, es
neutra. El neutrón es una partícula constituyente del átomo que tiene:
- Una masa similar a la del protón.
- No tiene carga eléctrica. es una partícula
neutra.
25. RADIACIÓN
La radiación propagada en forma de
ondas electromagnéticas (rayos UV, rayos gamma, rayos X, etc.)
se llama radiación electromagnética, mientras que la llamada radiación corpuscular es la radiación transmitida en forma
de partículas subatómicas (partículas α, partículas β, neutrones,
etc.) que se mueven a gran velocidad, con apreciable transporte de energía.
Si la radiación transporta energía
suficiente como para provocar ionización en el medio que atraviesa, se dice que
es una radiación ionizante. En caso contrario se habla deradiación no ionizante. El carácter ionizante o no ionizante
de la radiación es independiente de su naturaleza corpuscular u ondulatoria.
Son radiaciones ionizantes los rayos
X, rayos γ, partículas α y parte del espectro de la radiación UV entre otros.
Por otro lado, radiaciones como los rayos UV y las ondas de radio, TV o de
telefonía móvil, son algunos ejemplos de radiaciones no ionizantes.
26.
RADIOBIOLOGÍA.
La radiobiología es la ciencia que estudia los efectos que se
producen en los seres vivos tras la exposición a energíaprocedente
de las radiaciones ionizantes.
Dos grandes razones que han impulsado
la investigación de los efectos biológicos de las
radiaciones ionizantes sobre la materia viva son la protección radiológica, para poder utilizarlas de forma
segura en aplicaciones médicas o industriales que las requieran, y la radioterapia donde las radiaciones ionizantes se
utilizan principalmente para el tratamiento deneoplasias buscando preservar al máximo los
órganos críticos (tejido sano).
27. ORÍGENES
DE LAS RADIACIONES IONIZANTES.
El origen de las radiaciones ionizantes puede
localizarse en:
- la Radiactividad natural. Resulta
de la inestabilidad intrínseca de una serie de átomos presentes en la
Naturaleza (uranio, torio, etc), así como la procedente de rayos cósmicos
--ésta última exposición es mayor en los asiduos al avión--.
- la Radiactividad incorporada en
alimentos, bebidas, etc. Los crustáceos y moluscos marinos (mejillones,
chirlas, almejas) la concentran especialmente.
- Procedimientos médicos (radiografías, etc). Son la fuente
principal de radiación artificial en la población general.
- "Basura nuclear". Los
materiales de desecho radiactivos de la industria nuclear, los hospitales
y los centros de investigación.
- el Radón. Gas procedente del
uranio, que se encuentra de forma natural en la tierra. Procede de
materiales de construcción, abonos fosfatados, componentes de
radioemisores, detectores de humos, gas natural en los hogares, etc. El
grado de exposición al radón aumenta notablemente en sitios cerrados y
domicilios con buen aislamiento térmico.
- Exposición profesional. En España se incluyen en esta categoría unas
60.000 personas. El 95% recibe dosis diez veces por debajo del límite
permitido.
- Explosiones nucleares. Accidentales, bélicas o experimentales.
28. RADIACIONES:
NATURALEZA Y PROPIEDADES.
Las radiaciones
electromagnéticas se caracterizan por la existencia en cada punto del espacio
en que se transmiten de un campo eléctrico y un campo magnético relacionados
entre sí. Las ondas electromagnéticas presentan una variación periódica que se
propaga en el vacío a una velocidad de 300.000 km/seg.
La radiación
electromagnética es portadora de una cantidad de energía y presenta
características específicas según la banda de frecuencias (o longitud de onda)
en que se halle inscrita. La radiación electromagnética puede propagarse sin un
soporte material, es decir, viajar por el vacío.
29.
RADIOACTIVIDAD.
La radiactividad o radioactividad1 es un fenómeno físico por el cual los núcleos de
algunos elementos químicos,
llamados radiactivos, emiten radiaciones que
tienen la propiedad de impresionar placas radiográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria,
entre otros. Debido a esa capacidad, se les suele denominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes).
Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos
gamma, o bien corpusculares, como
pueden ser núcleos de
helio, electrones
o positrones,protones u otras. En resumen, es un fenómeno que
ocurre en los núcleos de ciertos elementos inestables, que son capaces de
transformarse o decaer, espontáneamente, en núcleos atómicos de otros elementos
más estables.
La radiactividad ioniza el medio que atraviesa. Una excepción la
constituye el neutrón, que posee carga neutra (igual carga positiva como
negativa), pero ioniza la materia en forma indirecta. En las desintegraciones
radiactivas se tienen varios tipos de radiación: alfa, beta, gamma y neutrones
libres.
La radiactividad es una propiedad de los isótopos que son "inestables", es decir, que
se mantienen en un estado
excitado en sus capas
electrónicas o nucleares, con lo que, para alcanzar su estado fundamental, deben perder energía. Lo hacen en emisiones
electromagnéticas o en emisiones de partículas con una determinada energía cinética.
Esto se produce variando la energía de sus electrones (emitiendo rayos X) o de sus nucleones (rayo gamma) o variando el isótopo (al emitir
desde el núcleo electrones, positrones, neutrones, protones o partículas más pesadas), y en varios pasos
sucesivos, con lo que un isótopo pesado puede terminar convirtiéndose en uno
mucho más ligero, como el uranio que, con el transcurrir de los siglos, acaba
convirtiéndose en plomo.
La radiactividad se aprovecha para la obtención
de energía nuclear,
se usa en medicina (radioterapia y radiodiagnóstico) y en aplicaciones industriales (medidas de
espesores y densidades, entre otras).
La radiactividad puede ser:
·
Natural:
manifestada por los isótopos que se encuentran en la naturaleza.
·
Artificial o
inducida: manifestada por los radioisótopos producidos en transformaciones
artificiales.
30. LOS
RAYOS X.
Los rayos X son un tipo de radiación
llamada ondas electromagnéticas. Las imágenes de rayos X muestran el interior
de su cuerpo en diferentes tonos de blanco y negro. Esto es debido a que
diferentes tejidos absorben diferentes cantidades de radiación. El calcio en
los huesos absorbe la mayoría de los rayos X, por lo que los huesos se ven
blancos. La grasa y otros tejidos blandos absorben menos, y se ven de color
gris. El aire absorbe la menor cantidad, por lo que los pulmones se ven negros.
El uso más común de los rayos X es
para ver huesos rotos, pero los rayos X se utilizan también para otros usos.
Por ejemplo, las radiografías de tórax pueden detectar neumonía. Las mamografías
utilizan rayos X para detectar el cáncer de mama. (Sistemas,
2015)
31. ESTRUCTURA
Y GENERACIÓN DEL TUBO DE COOLIDGE.
Los
primeros usos de los tubos de rayos X en medicina y en odontología datan de finales del siglo XIX. Ya los
primeros tubos de gas eran empleados para realizar fluoroscopias y radiografías, explotando el contraste en absorción de los rayos
X por diferentes tejidos, y se ha documentado su uso en el campo de batalla
para localizar balas en soldados heridos. En la actualidad, también se
usan para obtener imágenes médicas tridimensionales mediante la tomografía axial computarizada. Además de su papel como instrumentos de
diagnóstico para lesiones óseas, dentales, aflicciones del sistema
digestivo y en angiografías, forman parte del equipo usado en algunos procedimientos
quirúrgicos, sobre todo para
visualizar la correcta implantación de dispositivos. Otra aplicación
importante, sobre todo en el pasado, fue en el campo de la radioterapia, especialmente en el tratamiento del cáncer y tumores, posible gracias a la capacidad de los rayos X de
provocar la muerte celular.
Mientras que los tubos de Crookes podían emplearse para tratar tumores
superficiales, no fue hasta el desarrollo de los tubos en vacío que se pudo
obtener radiación de la suficiente energía para poder alcanzar los tumores
internos. Los tubos de rayos X para esta aplicación requieren un voltaje muy
alto y gradualmente han sido reemplazados por otras fuentes de rayos X, como
los aceleradores lineales.
32. ADSORCIÓN
DE LA RADIACIÓN X (LEY DE OWEN)
Ley de Adsorción de los Rayos X
La absorción de rayos X posee un
comportamiento complejo debido a que la radiación X emitida (espectro) es
policromática. La absorción de la radiación X monocromática sigue la ley de
Lambert, cuya expresión es:
donde: I = intensidad emergente o
transmitida
I0 = intensidad incidente
m =
coeficiente de absorción
x = espesor
El coeficiente de absorción es una
constante que depende del material absorbente y de la longitud de onda de la
radiación. Cada tejido presenta un coeficiente de absorción determinado; por
ejemplo: µ hueso > µ dermis.
33. CONCEPTOS
DE RADIOPACIDAD Y RADIOLUCIDEZ
RADIOPACIDAD
La radiopacidad es la capacidad que posee un determinado material de no
permitir penetrar los rayos x es decir de desviarlos al contacto con ellos, los
metales nobles poseen una gran densidad la cual le permite evitar la
penetración de los rayos X siendo claramente visibles en una radiografía esto
se debe a que presentan una mayor cantidad de masa por cm3 que
atravesar. En la primera radiografía tomada por Wilhen Röntgen se puede
apreciar cómo se traspasan los tejidos blandos como hueso y carne pero el
anillo de bodas (oro) no es atravesado por ellos.
RADIOLUCIDEZ
Una estructura radiolúcida
representa el negro en los Rayos X.
