Новини

Благодарим ви, че посетихте Nature.com. Версията на браузъра, която използвате, има ограничена поддръжка за CSS. За най-добро изживяване ви препоръчваме да използвате актуализиран браузър (или да изключите режима на съвместимост в Internet Explorer). Междувременно, за да осигурим непрекъсната поддръжка, ще показваме сайта без стилове и JavaScript.
Все по-нарастващото търсене на мобилна телефонна комуникация доведе до непрекъснатата поява на безжични технологии (G), които могат да имат различно въздействие върху биологичните системи. За да тестваме това, изложихме плъхове на едноглаво излагане на 4G дългосрочно еволюционно (LTE)-1800 MHz електромагнитно поле (EMF) в продължение на 2 часа. След това оценихме ефекта на индуцираното от липополизахарид остро невровъзпаление върху пространственото покритие на микроглията и електрофизиологичната невронна активност в първичната слухова кора (ACx). Средният SAR в ACx е 0,5 W/kg. Записите от множество единици показват, че LTE-EMF предизвиква намаляване на интензивността на отговора към чисти тонове и естествени вокализации, като същевременно се увеличава акустичният праг за ниски и средни честоти. Iba1 имунохистохимията не показва промени в площта, покрита от микроглиални тела и процеси. При здрави плъхове същото LTE излагане не е предизвикало промени в интензивността на отговора и акустичните прагове. Нашите данни показват, че острото невровъзпаление сенсибилизира невроните към LTE-EMF, което води до променена обработка на акустични стимули в ACx.
Електромагнитната среда на човечеството се промени драстично през последните три десетилетия поради непрекъснатото разширяване на безжичните комуникации. В момента повече от две трети от населението се считат за потребители на мобилни телефони (МТ). Мащабното разпространение на тази технология предизвика опасения и дебати относно потенциално опасните ефекти на импулсните електромагнитни полета (ЕМП) в радиочестотния (РЧ) диапазон, които се излъчват от МТ или базови станции и кодират комуникации. Този проблем с общественото здраве вдъхнови редица експериментални изследвания, посветени на изследване на ефектите от абсорбцията на радиочестоти в биологичните тъкани1. Някои от тези изследвания са търсили промени в активността на невронните мрежи и когнитивните процеси, предвид близостта на мозъка до РЧ източници при повсеместното използване на МТ. Много от докладваните изследвания разглеждат ефектите на импулсно модулираните сигнали, използвани във второ поколение (2G) глобална система за мобилни комуникации (GSM) или широколентови системи с кодово разделяне (WCDMA)/универсални мобилни телекомуникационни системи от трето поколение (WCDMA/3G UMTS)2,3,4,5. Малко се знае за ефектите на радиочестотните сигнали, използвани в мобилните услуги от четвърто поколение (4G), които разчитат на... изцяло цифрова технология за интернет протокол, наречена Long Term Evolution (LTE). Стартирала през 2011 г., услугата за мобилни телефони LTE се очаква да достигне 6,6 милиарда глобални LTE абонати през януари 2022 г. (GSMA: //gsacom.com). В сравнение със системите GSM (2G) и WCDMA (3G), базирани на схеми за модулация с един носител, LTE използва ортогонално честотно разделяне (OFDM) като основен формат на сигнала. В световен мащаб мобилните услуги LTE използват набор от различни честотни ленти между 450 и 3700 MHz, включително лентите от 900 и 1800 MHz, използвани също в GSM.
Способността на радиочестотното облъчване да повлияе на биологичните процеси до голяма степен се определя от специфичната скорост на поглъщане (SAR), изразена във W/kg, която измерва енергията, абсорбирана в биологичната тъкан. Ефектите от острото 30-минутно излагане на главата на 2.573 GHz LTE сигнали върху глобалната невронна мрежова активност бяха изследвани наскоро при здрави доброволци. С помощта на fMRI в състояние на покой беше наблюдавано, че излагането на LTE може да предизвика спонтанни бавни честотни флуктуации и промени във вътрешно- или междурегионалната свързаност, докато пространствените пикови нива на SAR, осреднени за 10 g тъкан, бяха оценени на вариращи между 0,42 и 1,52 W/kg, съгласно теми 7, 8, 9. ЕЕГ анализ при подобни условия на експозиция (30 минути продължителност, оценено пиково ниво на SAR от 1,34 W/kg, използвайки представителен модел на човешка глава) демонстрира намалена спектрална мощност и полусферична кохерентност в алфа и бета диапазоните. Две други проучвания, базирани на ЕЕГ анализ, обаче установиха, че 20 или 30 минути излагане на главата на LTE, с максимални локални нива на SAR, определени на около 2 W/kg, не са имали забележими... ефект11 или е довел до намаляване на спектралната мощност в алфа лентата, докато когнитивните функции не са се променили във функцията, оценена с теста на Струп 12. Значителни разлики са открити и в резултатите от ЕЕГ или когнитивни изследвания, специално разглеждащи ефектите от излагането на GSM или UMTS електромагнитни полета. Смята се, че те произтичат от вариации в дизайна на метода и експерименталните параметри, включително вида и модулацията на сигнала, интензитета и продължителността на експозицията, или от хетерогенност при хората по отношение на възраст, анатомия или пол.
Досега са използвани малко проучвания върху животни, за да се определи как излагането на LTE сигнализация влияе върху мозъчната функция. Наскоро беше съобщено, че системното излагане на развиващи се мишки от късен ембрионален стадий до отбиване (30 мин/ден, 5 дни/седмица, със среден SAR за цялото тяло от 0,5 или 1 W/kg) е довело до променено двигателно и апетитно поведение в зряла възраст 14. Установено е, че многократното системно излагане (2 ha на ден в продължение на 6 седмици) при възрастни плъхове индуцира оксидативен стрес и намалява амплитудата на зрителните евокирани потенциали, получени от зрителния нерв, с максимален SAR, оценен на едва 10 mW/kg 15.
В допълнение към анализа в множество мащаби, включително клетъчно и молекулярно ниво, модели на гризачи могат да се използват за изучаване на ефектите от излагането на радиочестотни лъчи по време на заболяване, както преди това беше фокусирано върху GSM или WCDMA/3G UMTS EMF в контекста на остро невровъзпаление. Проучванията показват ефектите от гърчове, невродегенеративни заболявания или глиоми 16,17,18,19,20.
Гризачите, на които е инжектиран липополизахарид (LPS), са класически предклиничен модел на остри невровъзпалителни реакции, свързани с доброкачествени инфекциозни заболявания, причинени от вируси или бактерии, които засягат по-голямата част от популацията всяка година. Това възпалително състояние води до обратимо заболяване и депресивен поведенчески синдром, характеризиращ се с треска, загуба на апетит и намалено социално взаимодействие. Резидентните фагоцити в ЦНС, като микроглията, са ключови ефекторни клетки на тази невровъзпалителна реакция. Лечението на гризачи с LPS предизвиква активиране на микроглията, характеризиращо се с ремоделиране на тяхната форма и клетъчни процеси и дълбоки промени в транскриптомния профил, включително повишена регулация на гени, кодиращи провъзпалителни цитокини или ензими, които засягат невронните мрежи (Дейности 22, 23, 24).
Изследвайки ефектите от еднократно 2-часово излагане на главата на GSM-1800 MHz EMF при плъхове, третирани с LPS, открихме, че GSM сигнализацията задейства клетъчни отговори в мозъчната кора, влияейки върху генната експресия, фосфорилирането на глутаматните рецептори, невронното мета-предизвикано възбуждане и морфологията на микроглията в мозъчната кора. Тези ефекти не бяха открити при здрави плъхове, получили същото GSM излагане, което предполага, че LPS-предизвиканото невровъзпалително състояние сенсибилизира клетките на ЦНС към GSM сигнализация. Фокусирайки се върху слуховата кора (ACx) на третираните с LPS плъхове, където локалният SAR е средно 1,55 W/kg, наблюдавахме, че GSM излагането води до увеличаване на дължината или разклоняването на микроглиалните процеси и намаляване на невронните отговори, предизвикани от чисти тонове и .Естествена стимулация 28.
В настоящото проучване, ние си поставихме за цел да изследваме дали излагането само на главата на LTE-1800 MHz сигнали може също да промени микроглиалната морфология и невронната активност в ACx, намалявайки силата на експозиция с две трети. Тук показваме, че LTE сигнализацията не е оказала влияние върху микроглиалните процеси, но все пак е предизвикала значително намаляване на звуково предизвиканата кортикална активност в ACx на плъхове, третирани с LPS, със стойност на SAR от 0,5 W/kg.
Като се имат предвид предишни доказателства, че излагането на GSM-1800 MHz променя микроглиалната морфология при провъзпалителни условия, ние изследвахме този ефект след излагане на LTE сигнализация.
Възрастни плъхове са инжектирани с LPS 24 часа преди плацебо експозиция само на главата или експозиция на LTE-1800 MHz. След експозиция, в мозъчната кора са установени LPS-задействани невровъзпалителни отговори, както е показано чрез повишена регулация на провъзпалителни гени и промени в морфологията на кортикалната микроглия (Фигура 1). Мощността, изложена от LTE главата, е настроена да се получи средно ниво на SAR от 0,5 W/kg в ACx (Фигура 2). За да определим дали активираните от LPS микроглии са чувствителни към LTE EMF, анализирахме кортикални срези, оцветени с анти-Iba1, които селективно маркират тези клетки. Както е показано на Фигура 3a, в ACx срези, фиксирани 3 до 4 часа след плацебо или LTE експозиция, микроглията изглеждаше забележително сходна, показвайки „плътноподобна“ клетъчна морфология, предизвикана от провъзпалително лечение с LPS (Фигура 1). В съответствие с липсата на морфологични отговори, количественият анализ на изображението не разкри значителни разлики в общата площ (неспарен t-тест, p = 0,308) или площта (p = 0,196) и плътност (p = 0,061) на Iba1 имунореактивност при сравняване на експозицията на оцветени с Iba 1 клетъчни тела при LTE плъхове спрямо плацебо-експонирани животни (фиг. 3b-d).
Ефекти от интраперитонеалното инжектиране на LPS върху морфологията на кортикалната микроглия. Представителен изглед на микроглията в коронален разрез на мозъчната кора (дорсомедиална област) 24 часа след интраперитонеално инжектиране на LPS или носител (контрола). Клетките са оцветени с анти-Iba1 антитяло, както е описано по-рано. Провъзпалителното лечение с LPS води до промени в морфологията на микроглията, включително проксимално удебеляване и увеличени къси вторични разклонения на клетъчните процеси, което води до "плътен" вид. Мащабна лента: 20 µm.
Дозиметричен анализ на специфичната скорост на поглъщане (SAR) в мозъка на плъх по време на експозиция на 1800 MHz LTE. За оценка на локалната SAR в мозъка е използван предварително описан хетерогенен модел на фантомен плъх и кръгова антена62 с кубична мрежа от 0,5 mm3. (a) Глобален изглед на модел на плъх в условия на експозиция с кръгова антена над главата и метална термо подложка (жълта) под тялото. (b) Разпределение на стойностите на SAR в мозъка на възрастен при пространствена резолюция от 0,5 mm3. Площта, ограничена от черния контур в сагиталния разрез, съответства на първичната слухова кора, където се анализира микроглиалната и невронната активност. Цветово кодираната скала на стойностите на SAR се прилага за всички числени симулации, показани на фигурата.
LPS-инжектирана микроглия в слухов кортекс на плъх след LTE или Sham експозиция.(a) Представителен подреден изглед на микроглия, оцветена с анти-Iba1 антитяло в коронални срези на LPS-перфузиран слухов кортекс на плъх 3 до 4 часа след Sham или LTE експозиция (експозиция). Мащабна лента: 20 µm.(bd) Морфометрична оценка на микроглията 3 до 4 часа след sham (отворени точки) или LTE експозиция (експонирани, черни точки).(b, c) Пространствено покритие (b) на микроглиалния маркер Iba1 и области на Iba1-позитивни клетъчни тела (c). Данните представляват площта на оцветяване с анти-Iba1, нормализирана спрямо средната стойност от Sham-експонирани животни.(d) Брой на оцветените с анти-Iba1 микроглиални клетъчни тела. Разликите между Sham (n = 5) и LTE (n = 6) животни не са значителни (p > 0,05, неспарен t-тест). Горната и долната част на кутията, горната и долната линия представляват 25-ия-75-ия персентил и 5-95-ти персентил, съответно. Средната стойност е маркирана в червено в полето.
Таблица 1 обобщава броя на животните и многоелементните записи, получени в първичната слухова кора на четири групи плъхове (Sham, Exposed, Sham-LPS, Exposed-LPS). В резултатите по-долу включваме всички записи, които показват значително спектрално темпорално рецептивно поле (STRF), т.е. тонално предизвикани отговори с поне 6 стандартни отклонения по-високи от спонтанните честоти на възбуждане (виж Таблица 1). Прилагайки този критерий, избрахме 266 записа за Sham групата, 273 записа за Exposed групата, 299 записа за Sham-LPS групата и 295 записа за Exposed-LPS групата.
В следващите параграфи първо ще опишем параметрите, извлечени от спектрално-времевото рецептивно поле (т.е. отговорът на чисти тонове) и отговора на ксеногенни специфични вокализации. След това ще опишем количественото определяне на площта на честотния отговор, получена за всяка група. Като се има предвид наличието на „вложени данни“30 в нашия експериментален дизайн, всички статистически анализи бяха извършени въз основа на броя позиции в електродния масив (последен ред в Таблица 1), но всички ефекти, описани по-долу, също бяха базирани на броя позиции във всяка група. Общ брой събрани многоединични записи (трети ред в Таблица 1).
Фигура 4а показва оптималното честотно разпределение (BF, предизвикващо максимален отговор при 75 dB SPL) на кортикалните неврони, получени при третирани с LPS плацебо и експонирани животни. Честотният диапазон на BF и в двете групи е разширен от 1 kHz до 36 kHz. Статистическият анализ показа, че тези разпределения са сходни (хи-квадрат, p = 0,278), което предполага, че сравненията между двете групи могат да се правят без отклонение от извадката.
Ефекти от излагането на LTE върху количествено определени параметри на кортикалните отговори при животни, третирани с LPS. (a) Разпределение на BF в кортикалните неврони на животни, третирани с LPS, изложени на LTE (черно) и плацебо изложени на LTE (бяло). Няма разлика между двете разпределения. (bf) Ефектът от излагането на LTE върху параметрите, количествено определящи спектралното темпорално рецептивно поле (STRF). Силата на отговора е значително намалена (*p < 0,05, несдвоен t-тест) както при STRF (обща сила на отговора), така и при оптимални честоти (b,c). Продължителност на отговора, честотна лента на отговора и константа на честотната лента (df). Както силата, така и времевата надеждност на отговорите на вокализации са намалени (g, h). Спонтанната активност не е значително намалена (i). (*p < 0,05, несдвоен t-тест). (j,k) Ефекти от излагането на LTE върху кортикалните прагове. Средните прагове са значително по-високи при плъхове, изложени на LTE, в сравнение с плъхове, изложени на плацебо. Този ефект е по-изразен при ниските и средните честоти.
Фигури 4b-f показват разпределението на параметрите, получени от STRF за тези животни (средните стойности са обозначени с червени линии). Ефектите от излагането на LTE върху животни, третирани с LPS, изглежда показват намалена невронна възбудимост. Първо, общата интензивност на отговора и отговорите са значително по-ниски при BF в сравнение с животни с Sham-LPS (фиг. 4b,c несдвоен t-тест, p = 0,0017; и p = 0,0445). По подобен начин, отговорите на комуникационни звуци намаляват както по сила на отговора, така и по надеждност между опитите (фиг. 4g,h; несдвоен t-тест, p = 0,043). Спонтанната активност е намалена, но този ефект не е значителен (фиг. 4i; p = 0,0745). Продължителността на отговора, честотната лента на настройката и латентността на отговора не са засегнати от излагането на LTE при животни, третирани с LPS (фиг. 4d-f), което показва, че честотната селективност и прецизността на началните отговори не са засегнати от излагането на LTE при животни, третирани с LPS.
След това оценихме дали праговете на чистия тон на кората са променени от излагане на LTE. От площта на честотния отговор (FRA), получена от всеки запис, определихме слуховите прагове за всяка честота и осреднихме тези прагове за двете групи животни. Фигура 4j показва средните (± sem) прагове от 1,1 до 36 kHz при плъхове, третирани с LPS. Сравняването на слуховите прагове на групите Sham и Exposed показва значително увеличение на праговете при експонираните животни в сравнение с Sham животните (Фиг. 4j), ефект, който е по-изразен при ниски и средни честоти. По-точно, при ниски честоти (< 2,25 kHz), делът на A1 невроните с висок праг се е увеличил, докато делът на невроните с нисък и среден праг е намалял (хи-квадрат = 43,85; p < 0,0001; Фиг. 4k, лява фигура). Същият ефект се наблюдава и при средна честота (2,25 < Freq(kHz) < 11): по-висок дял на кортикални записи с междинни прагове и по-малък дял на неврони с ниски прагове в сравнение с неекспонираната група (Хи-квадрат = 71,17; p < 0,001; Фигура 4k, среден панел). Наблюдава се и значителна разлика в прага за високочестотните неврони (≥ 11 kHz, p = 0,0059); делът на невроните с нисък праг намалява, а делът на невроните със среден висок праг се увеличава (хи-квадрат = 10,853; p = 0,04 Фигура 4k, десен панел).
Фигура 5а показва оптималното честотно разпределение (BF, предизвикващо максимален отговор при 75 dB SPL) на кортикалните неврони, получени при здрави животни за групите с плацебо и експонирани неврони. Статистическият анализ показа, че двете разпределения са сходни (хи-квадрат, p = 0,157), което предполага, че сравненията между двете групи могат да се правят без отклонение от извадката.
Ефекти от излагането на LTE върху количествени параметри на кортикалните отговори при здрави животни.(a) Разпределение на BF в кортикалните неврони на здрави животни, изложени на LTE (тъмносиньо) и плацебо изложени на LTE (светлосиньо). Няма разлика между двете разпределения.(bf) Ефектът от излагането на LTE върху параметрите, количествено определящи спектралното темпорално рецептивно поле (STRF). Няма значителна промяна в интензитета на отговора в STRF и оптималните честоти (b,c). Има леко увеличение на продължителността на отговора (d), но няма промяна в честотната лента на отговора и честотната лента (e, f). Нито силата, нито времевата надеждност на отговорите на вокализации не са се променили (g, h). Няма значителна промяна в спонтанната активност (i).(*p < 0,05 несдвоен t-тест).(j,k) Ефекти от излагането на LTE върху кортикалните прагове. Средно праговете не са се променили значително при плъхове, изложени на LTE, в сравнение с плъхове, изложени на плацебо, но по-високите честотни прагове са били малко по-ниски при експонираните животни.
Фигури 5b-f показват кутийки, представящи разпределението и средната стойност (червена линия) на параметрите, получени от двата комплекта STRF. При здрави животни, самото излагане на LTE е имало малък ефект върху средната стойност на STRF параметрите. В сравнение с групата Sham (светлосини спрямо тъмносини кутийки за изложената група), излагането на LTE не е променило нито общия интензитет на отговора, нито отговора на BF (фиг. 5b,c; неспарен t-тест, p = 0,2176 и p = 0,8696 съответно). Също така няма ефект върху спектралната честотна лента и латентността (съответно p = 0,6764 и p = 0,7129), но има значително увеличение на продължителността на отговора (p = 0,047). Също така няма ефект върху силата на вокализиращите отговори (фиг. 5g, p = 0,4375), надеждността на тези отговори между изпитванията (фиг. 5h, p = 0,3412) и спонтанната активност (фиг. 5).5i; p = 0,3256).
Фигура 5j показва средните (± sem) прагове от 1,1 до 36 kHz при здрави плъхове. Не е открита значителна разлика между плацебо и експонирани плъхове, с изключение на малко по-нисък праг при експонирани животни при високи честоти (11–36 kHz) (неспарен t-тест, p = 0,0083). Този ефект отразява факта, че при експонираните животни, в този честотен диапазон (хи-квадрат = 18,312, p = 0,001; Фиг. 5k), е имало малко повече неврони с ниски и средни прагове (докато при високи прагове е имало по-малко неврони).
В заключение, когато здрави животни са били изложени на LTE, не е имало ефект върху силата на отговора към чисти тонове и сложни звуци, като например вокализации. Освен това, при здрави животни, кортикалните слухови прагове са били сходни между експонираните и плацебо животни, докато при третираните с LPS животни, излагането на LTE е довело до значително повишаване на кортикалните прагове, особено в нискочестотния и средночестотния диапазон.
Нашето проучване показа, че при възрастни мъжки плъхове, изпитващи остро невровъзпаление, излагането на LTE-1800 MHz с локален SARACx от 0,5 W/kg (вижте Методи) води до значително намаляване на интензивността на звуково-предизвиканите отговори в първичните записи на комуникация. Тези промени в невронната активност настъпват без видима промяна в обхвата на пространствения домейн, покрит от микроглиални процеси. Този ефект на LTE върху интензивността на кортикално предизвиканите отговори не е наблюдаван при здрави плъхове. Като се има предвид сходството в оптималното разпределение на честотата между записващите единици при животни, изложени на LTE, и животни, изложени на плацебо, разликите в невронната реактивност могат да се дължат на биологични ефекти на LTE сигналите, а не на отклонение при семплиране (фиг. 4а). Освен това, липсата на промени в латентността на отговора и спектралната настройка на честотната лента при плъхове, изложени на LTE, предполага, че най-вероятно тези записи са взети от едни и същи кортикални слоеве, които са разположени в първичните ACx, а не във вторичните области.
Доколкото ни е известно, ефектът на LTE сигнализацията върху невронните отговори не е бил докладван преди това. Предишни проучвания обаче са документирали способността на GSM-1800 MHz или 1800 MHz непрекъсната вълна (CW) да променя невронната възбудимост, макар и със значителни разлики в зависимост от експерименталния подход. Малко след излагане на 1800 MHz CW при ниво на SAR от 8,2 W/kg, записите от охлювни ганглии показват намалени прагове за задействане на акционни потенциали и невронна модулация. От друга страна, активността на пикове и разрушаване в първични невронни култури, получени от мозък на плъх, е намалена чрез излагане на GSM-1800 MHz или 1800 MHz CW за 15 минути при SAR от 4,6 W/kg. Това инхибиране е само частично обратимо в рамките на 30 минути след излагане. Пълно заглушаване на невроните е постигнато при SAR от 9,2 W/kg. Анализът доза-отговор показа, че GSM-1800 MHz е по-ефективен от 1800 MHz CW при потискане на разрушаващата активност, което предполага, че невронните... Отговорите зависят от модулацията на радиочестотния сигнал.
В нашите условия, кортикално предизвиканите отговори бяха събрани in vivo 3 до 6 часа след края на 2-часовото излагане само на главата. В предишно проучване изследвахме ефекта на GSM-1800 MHz при SARACx от 1,55 W/kg и не открихме значителен ефект върху звуково предизвиканите кортикални отговори при здрави плъхове. Тук единственият значителен ефект, предизвикан при здрави плъхове от излагане на LTE-1800 при 0,5 W/kg SARACx, беше леко увеличение на продължителността на отговора при представяне на чисти тонове. Този ефект е труден за обяснение, тъй като не е съпроводен с увеличаване на интензитета на отговора, което предполага, че тази по-дълга продължителност на отговора се проявява със същия общ брой акционни потенциали, задействани от кортикалните неврони. Едно обяснение може да бъде, че излагането на LTE може да намали активността на някои инхибиторни интерневрони, тъй като е документирано, че при първичното ACx инхибиране с предварителна връзка контролира продължителността на пирамидалните клетъчни отговори, предизвикани от възбуждащ таламичен вход33,34, 35, 36, 37.
За разлика от това, при плъхове, подложени на LPS-индуцирано невровъзпаление, излагането на LTE не е оказало влияние върху продължителността на предизвиканото от звука невронно възпламеняване, но са открити значителни ефекти върху силата на предизвиканите отговори. Всъщност, в сравнение с невронните отговори, регистрирани при плъхове, подложени на LPS-плацебо, невроните при третирани с LPS плъхове, изложени на LTE, показват намаляване на интензивността на своите отговори, ефект, наблюдаван както при представяне на чисти тонове, така и при естествени вокализации. Намаляването на интензивността на отговора към чисти тонове се наблюдава без стесняване на спектралната честотна лента за настройка от 75 dB и тъй като се наблюдава при всички интензитети на звука, това води до повишаване на акустичните прагове на кортикалните неврони при ниски и средни честоти.
Намаляването на силата на предизвикания отговор показва, че ефектът от LTE сигнализацията при SARACx от 0,5 W/kg при животни, третирани с LPS, е подобен на този на GSM-1800 MHz, приложен при три пъти по-висок SARACx (1,55 W/kg)28. Що се отнася до GSM сигнализацията, излагането на главата на LTE-1800 MHz може да намали невронната възбудимост в ACx неврони на плъхове, подложени на LPS-задействано невровъзпаление. В съответствие с тази хипотеза, ние също наблюдавахме тенденция към намалена надеждност на изпитването на невронните отговори към вокализация (фиг. 4h) и намалена спонтанна активност (фиг. 4i). Въпреки това, беше трудно да се определи in vivo дали LTE сигнализацията намалява невронната вътрешна възбудимост или намалява синаптичния вход, като по този начин контролира невронните отговори в ACx.
Първо, тези по-слаби реакции може да се дължат на вътрешно намалената възбудимост на кортикалните клетки след излагане на LTE 1800 MHz. В подкрепа на тази идея, GSM-1800 MHz и 1800 MHz-CW намалиха активността на импулсите, когато се прилагаха директно върху първични култури от кортикални неврони на плъхове с нива на SAR съответно 3,2 W/kg и 4,6 W/kg, но беше необходимо прагово ниво на SAR, за да се намали значително активността на импулсите. Застъпвайки се за намалена вътрешна възбудимост, ние също наблюдавахме по-ниски нива на спонтанно запалване при експонирани животни, отколкото при плацебо експонирани животни.
Второ, излагането на LTE може също да повлияе на синаптичното предаване от таламо-кортикалните или кортикално-кортикалните синапси. Многобройни записи показват, че в слуховата кора широчината на спектралната настройка не се определя единствено от аферентни таламични проекции, но че интракортикалните връзки предоставят допълнителен спектрален вход към кортикалните места39,40. В нашите експерименти фактът, че кортикалният STRF показва сходни честотни ленти при експонирани и плацебо експонирани животни, индиректно предполага, че ефектите от излагането на LTE не са ефекти върху кортикално-кортикалната свързаност. Това също предполага, че по-високата свързаност в други кортикални области, експонирани при SAR, отколкото измерената в ACx (фиг. 2), може да не е отговорна за променените отговори, докладвани тук.
Тук, по-голяма част от кортикалните записи, изложени на LPS, показват високи прагове в сравнение с животни, изложени на LPS-плацебо. Като се има предвид, че е предложено кортикалният акустичен праг да се контролира предимно от силата на таламо-кортикалния синапс39,40, може да се предположи, че таламо-кортикалното предаване е частично намалено чрез експозиция, или на пресинаптично (намалено освобождаване на глутамат), или на постсинаптично ниво (намален брой или афинитет на рецепторите).
Подобно на ефектите на GSM-1800 MHz, индуцираните от LTE променени невронни отговори възникват в контекста на невровъзпаление, предизвикано от LPS, характеризиращо се с микроглиални отговори. Настоящите данни сочат, че микроглията силно влияе върху активността на невронните мрежи в нормални и патологични мозъци41,42,43. Способността им да модулират невротрансмисията зависи не само от производството на съединения, които произвеждат, които могат или могат да ограничат невротрансмисията, но и от високата подвижност на техните клетъчни процеси. В мозъчната кора, както повишената, така и намалената активност на невронните мрежи предизвикват бързо разширяване на микроглиалния пространствен домейн поради растежа на микроглиални процеси44,45. По-специално, микроглиалните издатини се набират близо до активирани таламокортикални синапси и могат да инхибират активността на възбуждащите синапси чрез механизми, включващи локално производство на аденозин, медиирано от микроглия.
При плъхове, третирани с LPS, подложени на GSM-1800 MHz със SARACx при 1,55 W/kg, се наблюдава намалена активност на ACx невроните с растеж на микроглиални процеси, маркирани със значителни Iba1-оцветени области при увеличение на ACx28. Това наблюдение предполага, че микроглиалното ремоделиране, предизвикано от експозиция на GSM, може активно да допринесе за индуцираното от GSM намаляване на звуково предизвиканите невронни отговори. Настоящото ни проучване оспорва тази хипотеза в контекста на експозиция на главата на LTE с ограничено SARACx до 0,5 W/kg, тъй като не открихме увеличение на пространствената област, покрита от микроглиални процеси. Това обаче не изключва никакъв ефект на LTE сигнализацията върху LPS-активираната микроглия, което от своя страна може да повлияе на невронната активност. Необходими са допълнителни проучвания, за да се отговори на този въпрос и да се определят механизмите, чрез които острото невровъзпаление променя невронните отговори на LTE сигнализацията.
Доколкото ни е известно, ефектът на LTE сигналите върху слуховата обработка не е бил изследван преди. Нашите предишни проучвания26,28 и настоящото проучване показаха, че при остро възпаление, излагането само на главата на GSM-1800 MHz или LTE-1800 MHz води до функционални промени в невронните отговори в ACx, както се вижда от повишаването на прага на слуха. Поради поне две основни причини, кохлеарната функция не би трябвало да бъде засегната от нашето LTE излагане. Първо, както е показано в дозиметричното проучване, показано на Фигура 2, най-високите нива на SAR (близо до 1 W/kg) са разположени в дорсомедиалната кора (под антената) и те намаляват значително с по-странично и странично движение. Вентралната част на главата. Може да се оцени на около 0,1 W/kg на нивото на ушната мида на плъх (под ушния канал). Второ, когато ушите на морските свинчета са били изложени в продължение на 2 месеца на GSM 900 MHz (5 дни/седмица, 1 час/ден, SAR между 1 и 4 W/kg), е имало... Не бяха открити забележими промени в големината на продукта на изкривяване - отоакустичните прагове за емисия и слухови отговори на мозъчния ствол 47. Освен това, многократното излагане на главата на GSM 900 или 1800 MHz при локален SAR от 2 W/kg не е повлияло на функцията на външните кохлеарни космени клетки при здрави плъхове 48,49. Тези резултати повтарят данни, получени при хора, където изследванията показват, че 10- до 30-минутно излагане на ЕМП от GSM мобилни телефони няма последователен ефект върху слуховата обработка, оценена на кохлеарно50,51,52 или мозъчно-стволово ниво 53,54.
В нашето проучване, LTE-задействани промени в невронната активност са наблюдавани in vivo 3 до 6 часа след края на експозицията. В предишно проучване върху дорсомедиалната част на кората, няколко ефекта, индуцирани от GSM-1800 MHz, наблюдавани 24 часа след експозицията, вече не са били откриваеми 72 часа след експозицията. Това е така при разширяване на микроглиалните процеси, понижаване на IL-1ß гена и посттранслационна модификация на AMPA рецепторите. Като се има предвид, че слуховата кора има по-ниска стойност на SAR (0,5 W/kg) от дорсомедиалната област (2,94 W/kg26), промените в невронната активност, докладвани тук, изглеждат преходни.
Нашите данни трябва да вземат предвид квалифициращите граници на SAR и оценките на действителните стойности на SAR, постигнати в мозъчната кора на потребителите на мобилни телефони. Настоящите стандарти, използвани за защита на обществеността, определят границата на SAR на 2 W/kg за локализирано излагане на главата или торса на радиочестоти в радиочестотния диапазон от 100 kHz и 6 GHz.
Симулации на дози са извършени с помощта на различни модели на човешка глава, за да се определи абсорбцията на радиочестотна мощност в различни тъкани на главата по време на обща комуникация с глава или мобилен телефон. В допълнение към разнообразието от модели на човешка глава, тези симулации подчертават значителни разлики или несигурности при оценката на енергията, абсорбирана от мозъка, въз основа на анатомични или хистологични параметри, като външната или вътрешната форма на черепа, дебелината или съдържанието на вода. Различните тъкани на главата варират значително в зависимост от възрастта, пола или индивида 56,57,58. Освен това, характеристиките на мобилните телефони, като вътрешното разположение на антената и позицията на мобилния телефон спрямо главата на потребителя, силно влияят на нивото и разпределението на стойностите на SAR в мозъчната кора 59,60. Въпреки това, като се имат предвид докладваните разпределения на SAR в човешката мозъчна кора, които са установени от модели на мобилни телефони, излъчващи радиочестоти в диапазона от 1800 MHz 58, 59, 60, изглежда, че нивата на SAR, постигнати в човешката слухова кора, все още са недостатъчни - половината от човешката мозъчна кора. Нашето проучване (SARACx 0.5 W/kg). Следователно, нашите данни не оспорват настоящите ограничения на стойностите на SAR, приложими за обществеността.
В заключение, нашето проучване показва, че еднократното излагане само на главата на LTE-1800 MHz пречи на невронните отговори на кортикалните неврони към сензорни стимули. В съответствие с предишни характеристики на ефектите на GSM сигнализацията, нашите резултати показват, че ефектите на LTE сигнализацията върху невронната активност варират в зависимост от здравословното състояние. Острото невровъзпаление сенсибилизира невроните към LTE-1800 MHz, което води до променена кортикална обработка на слуховите стимули.
Данните са събрани на 55-дневна възраст от мозъчната кора на 31 възрастни мъжки плъха Wistar, получени в лабораторията Janvier. Плъховете са настанени в съоръжение с контролирана влажност (50-55%) и температура (22-24 °C) с цикъл светлина/тъмнина от 12 часа/12 часа (светлините се включват в 7:30 ч. сутринта) със свободен достъп до храна и вода. Всички експерименти са проведени в съответствие с насоките, установени от Директивата на Съвета на Европейските общности (Директива на Съвета 2010/63/ЕС), които са подобни на описаните в Насоките на Обществото за неврология за използване на животни в невронаучни изследвания. Този протокол е одобрен от Етичната комисия Париж-Суд и Център (CEEA № 59, Проект 2014-25, Национален протокол 03729.02), като са използвани процедури, валидирани от тази комисия 32-2011 и 34-2012.
Животните са били привикнали към колониални камери поне 1 седмица преди третиране с LPS и излагане (или плацебо излагане) на LTE-EMF.
Двадесет и два плъха са инжектирани интраперитонеално (ip) с E. coli LPS (250 µg/kg, серотип 0127:B8, SIGMA), разреден със стерилен изотоничен физиологичен разтвор без ендотоксин, 24 часа преди LTE или плацебо експозиция (n на група). = 11). При 2-месечни мъжки плъхове Wistar, това LPS лечение предизвиква невровъзпалителен отговор, който се маркира в мозъчната кора от няколко провъзпалителни гена (тумор некрозис фактор-алфа, интерлевкин 1ß, CCL2, NOX2, NOS2), чиято експресия е повишена 24 часа след инжектирането на LPS, включително 4- и 12-кратно увеличение на нивата на транскриптите, кодиращи съответно ензима NOX2 и интерлевкин 1ß. В този 24-часов период кортикалната микроглия показва типичната „плътна“ клетъчна морфология, очаквана от LPS-задействаната провъзпалителна активация на клетките (Фигура 1), което е в контраст с LPS-задействаната активация от други. Клетъчната провъзпалителна активация съответства на 24, 61.
Излагането само на главата на LTE EMF беше извършено с помощта на експерименталната установка, използвана преди това за оценка на ефекта на GSM EMF26. LTE експозицията беше извършена 24 часа след инжектиране на LPS (11 животни) или без третиране с LPS (5 животни). Животните бяха леко анестезирани с кетамин/ксилазин (кетамин 80 mg/kg, ip; ксилазин 10 mg/kg, ip) преди експозицията, за да се предотврати движение и да се гарантира, че главата на животното е в кръговата антена, излъчваща LTE сигнала. Възпроизводимо място по-долу. Половината от плъховете от същата клетка служеха като контроли (11 плацебо-експонирани животни, от 22 плъха, предварително третирани с LPS): те бяха поставени под кръговата антена и енергията на LTE сигнала беше настроена на нула. Теглата на експонираните и плацебо-експонираните животни бяха сходни (p = 0,558, неспарен t-тест, ns). Всички анестезирани животни бяха поставени върху нагревателна подложка без метал, за да се поддържа телесната им температура около 37°C през цялото време. експеримент. Както в предишните експерименти, времето на експозиция беше определено на 2 часа. След експозицията, животното се постави върху друга нагревателна подложка в операционната зала. Същата процедура на експозиция беше приложена към 10 здрави плъха (нетретирани с LPS), половината от които бяха плацебо експонирани от същата клетка (p = 0,694).
Системата за експозиция беше подобна на системите 25, 62, описани в предишни изследвания, като радиочестотният генератор беше заменен, за да генерира електромагнитни полета LTE вместо GSM. Накратко, RF генератор (SMBV100A, 3.2 GHz, Rohde & Schwarz, Германия), излъчващ електромагнитно поле LTE - 1800 MHz, беше свързан към усилвател на мощност (ZHL-4W-422+, Mini-Circuits, САЩ), циркулатор (D3 1719-N, Sodhy, Франция), двупосочен разклонител (CD D 1824-2, −30 dB, Sodhy, Франция) и четирипосочен делител на мощност (DC D 0922-4N, Sodhy, Франция), позволявайки едновременно експозиция на четири животни. Измервател на мощност (N1921A, Agilent, САЩ), свързан към двупосочен разклонител, позволяваше непрекъснато измерване и наблюдение на падащата и отразената мощност в устройството. Всеки изход беше свързан към рамкова антена (Sama-Sistemi srl; Roma), което позволява частично излагане на главата на животното. Антената се състои от печатна платка с две метални линии (диелектрична константа εr = 4.6), гравирани върху изолационен епоксиден субстрат. В единия край устройството се състои от тел с ширина 1 mm, образуваща пръстен, поставен близо до главата на животното. Както в предишни изследвания26,62, специфичната скорост на поглъщане (SAR) е определена числено, използвайки числен модел на плъх и метод с крайни разлики във времевата област (FDTD)63,64,65. Те са определени и експериментално в хомогенен модел на плъх, използвайки сонди Luxtron за измерване на повишаването на температурата. В този случай SAR в W/kg се изчислява по формулата: SAR = C ΔT/Δt, където C е топлинният капацитет в J/(kg K), ΔT, в °K и Δt - промяна на температурата, време в секунди. Числено определените стойности на SAR са сравнени с експериментални стойности на SAR, получени с помощта на хомогенен модел, особено в еквивалентни области на мозъка на плъх. Разликата между числените измервания на SAR и експериментално откритите стойности на SAR е по-малко от 30%.
Фигура 2а показва разпределението на SAR в мозъка на плъх в модела с плъхове, което съответства на разпределението по отношение на телесното тегло и размера на плъховете, използвани в нашето проучване. Средният SAR на мозъка е 0,37 ± 0,23 W/kg (средно ± SD). Стойностите на SAR са най-високи в кортикалната област точно под антената. Локалният SAR в ACx (SARACx) е 0,50 ± 0,08 W/kg (средно ± SD) (фиг. 2b). Тъй като телесното тегло на експонираните плъхове е хомогенно и разликите в дебелината на тъканта на главата са незначителни, се очаква действителният SAR на ACx или други кортикални области да бъде много сходен между едно експонирано животно и друго.
В края на експозицията, животните бяха допълнени с допълнителни дози кетамин (20 mg/kg, ip) и ксилазин (4 mg/kg, ip), докато не се наблюдаваха рефлекторни движения след защипване на задната лапа. Локален анестетик (ксилокаин 2%) беше инжектиран подкожно в кожата и темпоралния мускул над черепа и животните бяха поставени на безметална отоплителна система. След поставяне на животното в стереотаксичната рамка, беше извършена краниотомия над лявата темпорална кора. Както в предишното ни проучване66, започвайки от съединението на париеталната и темпоралната кост, отворът беше с ширина 9 mm и височина 5 mm. Твърдата мозъчна обвивка над ACx беше внимателно отстранена под бинокуларен контрол, без да се увреждат кръвоносните съдове. В края на процедурата беше изградена основа от дентален акрилен цимент за атравматично фиксиране на главата на животното по време на запис. Стереотаксичната рамка, поддържаща животното, беше поставена в акустична атенюационна камера (IAC, модел AC1).
Данните са получени от многоелементни записи в първичната слухова кора на 20 плъха, включително 10 животни, предварително третирани с LPS. Екстраклетъчните записи са получени от масив от 16 волфрамови електрода (TDT, ø: 33 µm, < 1 MΩ), състоящ се от два реда от 8 електрода, разположени на разстояние 1000 µm един от друг (350 µm между електродите в един и същи ред). Сребърна жица (ø: 300 µm) за заземяване е поставена между темпоралната кост и контралатералната дура. Очакваното местоположение на първичния ACx е 4-7 mm зад брегмата и 3 mm вентрално спрямо супратемпоралния шев. Суровият сигнал е усилен 10 000 пъти (TDT Medusa) и след това обработен от многоканална система за събиране на данни (RX5, TDT). Сигналите, събрани от всеки електрод, са филтрирани (610–10 000 Hz), за да се извлече многоелементна активност (MUA). Нивата на тригери са внимателно зададени за всеки електрод (от съавтори, заслепени за експонирани или симулирано експонирани състояния), за да се избере най-големият потенциал на действие от сигнала. Онлайн и офлайн проверка на вълновите форми показа, че събраните тук MUA се състоят от потенциали на действие, генерирани от 3 до 6 неврона близо до електродите. В началото на всеки експеримент ние зададохме позицията на електродния масив така, че два реда от осем електрода да могат да вземат проби от неврони, от нискочестотни до високочестотни отговори, когато се извършват в рострална ориентация.
Акустичните стимули бяха генерирани в Matlab, предадени към система за доставяне на звук (TDT), базирана на RP2.1, и изпратени към високоговорител Fostex (FE87E). Високоговорителят беше поставен на 2 см от дясното ухо на плъха, на което разстояние високоговорителят произвеждаше плосък честотен спектър (± 3 dB) между 140 Hz и 36 kHz. Калибрирането на високоговорителя беше извършено с помощта на шум и чисти тонове, записани с микрофон Bruel and Kjaer 4133, свързан с предусилвател B&K 2169 и цифров рекордер Marantz PMD671. Спектралното времево рецептивно поле (STRF) беше определено с помощта на 97 гама-тонални честоти, обхващащи 8 (0,14–36 kHz) октави, представени в произволен ред при 75 dB SPL при 4,15 Hz. Площта на честотния отговор (FRA) се определя с помощта на същия набор от тонове и се представя в произволен ред при 2 Hz от 75 до 5 dB SPL. Всяка честота се представя осем пъти при всяка интензивност.
Оценени са и реакциите към естествени стимули. В предишни проучвания наблюдавахме, че вокализациите на плъхове рядко предизвикват силни реакции в ACx, независимо от невронната оптимална честота (BF), докато специфичните за ксенографта (напр. вокализации на пойни птици или морски свинчета) обикновено обхващат цялата тонална карта. Следователно, тествахме кортикалните реакции към вокализации при морски свинчета (свирката, използвана в 36, беше свързана с 1 s стимули, представени 25 пъти).

Можем също така да персонализираме пасивните радиочестотни компоненти според вашите изисквания. Можете да влезете в страницата за персонализиране, за да предоставите необходимите спецификации.
https://www.keenlion.com/customization/

Имейл:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com