Новости

Благодарим вас за посещение Nature.com. Используемая вами версия браузера имеет ограниченную поддержку CSS. Для оптимальной работы мы рекомендуем вам использовать обновленный браузер (или отключить режим совместимости в Internet Explorer). Тем временем, чтобы обеспечить продолжение поддержки, мы будем отображать сайт без стилей и JavaScript.
Постоянно растущий спрос на мобильную телефонную связь привел к постоянному появлению беспроводных технологий (G), которые могут по-разному влиять на биологические системы. Чтобы проверить это, мы подвергли крыс воздействию 4G на одну голову в течение длительного времени. Эволюция (LTE) - электромагнитное поле (ЭМП) 1800 МГц в течение 2 часов. Затем мы оценили влияние липополисахарид-индуцированного острого нейровоспаления на пространственный охват микроглии и электрофизиологическую активность нейронов в первичной слуховой коре (ACx). Средний SAR в ACx составляет 0,5 Вт/кг. Многоблочные записи показывают, что ЛТР-ЭМП вызывает снижение интенсивности ответа на чистые тона и естественные вокализации, в то время как повышение акустического порога для низких и средних частот. Иммуногистохимия Iba1 не показала изменений. в области, покрытой микроглиальными тельцами и отростками. У здоровых крыс такое же воздействие ЛТР не вызывало изменений интенсивности ответа и акустических порогов. Наши данные показывают, что острое нейровоспаление сенсибилизирует нейроны к ЛТР-ЭМП, что приводит к изменению обработки акустических стимулов у ACx.
Электромагнитная среда человечества резко изменилась за последние три десятилетия в связи с непрерывным распространением беспроводной связи. В настоящее время более двух третей населения считаются пользователями мобильных телефонов (МП). Масштабное распространение этой технологии привело к вызвали озабоченность и споры о потенциально опасном влиянии импульсных электромагнитных полей (ЭМП) в радиочастотном (РЧ) диапазоне, которые излучаются MP или базовыми станциями и кодируют сообщения. изучение эффектов радиочастотного поглощения в биологических тканях. 1. В некоторых из этих исследований изучались изменения в активности нейронной сети и когнитивных процессах, учитывая близость мозга к источникам радиочастот при повсеместном использовании MP. Многие опубликованные исследования касаются эффектов пульса. модулированные сигналы, используемые в глобальной системе мобильной связи (GSM) второго поколения (2G) или широкополосном множественном доступе с кодовым разделением каналов (WCDMA)/универсальных системах мобильной связи третьего поколения (WCDMA/3G UMTS)2,3,4,5. о влиянии радиочастотных сигналов, используемых в мобильных услугах четвертого поколения (4G), которые основаны на полностью цифровой технологии интернет-протокола, называемой технологией долгосрочного развития (LTE). Абоненты LTE в январе 2022 г. (GSMA: //gsacom.com). По сравнению с системами GSM (2G) и WCDMA (3G), основанными на схемах модуляции с одной несущей, LTE использует мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) в качестве основного формата сигнала6. Во всем мире мобильные службы LTE используют диапазон различных частотных диапазонов от 450 до 3700 МГц, включая диапазоны 900 и 1800 МГц, также используемые в GSM.
Способность радиочастотного воздействия влиять на биологические процессы в значительной степени определяется удельным коэффициентом поглощения (SAR), выраженным в Вт/кг, который измеряет энергию, поглощаемую биологической тканью. глобальная активность нейронной сети была недавно исследована у здоровых людей-добровольцев. Используя фМРТ в состоянии покоя, было замечено, что воздействие LTE может вызывать спонтанные медленные колебания частоты и изменения внутри- или межрегиональной связи, в то время как пространственные пиковые уровни SAR в среднем превышают 10 g. оценивается в диапазоне от 0,42 до 1,52 Вт/кг в соответствии с разделами 7, 8, 9. Анализ ЭЭГ при аналогичных условиях воздействия (продолжительность 30 минут, расчетный пиковый уровень SAR 1,34 Вт/кг с использованием репрезентативной модели головы человека) продемонстрировал уменьшенная спектральная мощность и полушарная когерентность в альфа- и бета-диапазонах. Однако два других исследования, основанные на анализе ЭЭГ, показали, что 20 или 30 минут воздействия LTE на голову с максимальными локальными уровнями SAR, установленными на уровне около 2 Вт / кг, либо не имели обнаруживаемых признаков. эффект11 или привело к снижению спектральной мощности в альфа-диапазоне, в то время как когнитивные функции не изменились в функции, оцененной с помощью теста Струпа 12. Значительные различия были также обнаружены в результатах ЭЭГ или когнитивных исследований, специально посвященных воздействию ЭМП GSM или UMTS. .Считается, что они возникают из-за различий в конструкции метода и экспериментальных параметров, включая тип и модуляцию сигнала, интенсивность и продолжительность воздействия, или из-за неоднородности людей в отношении возраста, анатомии или пола.
До сих пор было проведено несколько исследований на животных, чтобы определить, как передача сигналов LTE влияет на функцию мозга. среднее значение SAR для всего тела 0,5 или 1 Вт/кг) приводило к изменению моторики и аппетита во взрослом возрасте 14. Было обнаружено, что повторное системное воздействие (2 г в день в течение 6 недель) у взрослых крыс вызывает окислительный стресс и снижает амплитуду визуальные вызванные потенциалы, полученные от зрительного нерва, с максимальным значением SAR, которое оценивается как низкое, равное 10 мВт/кг15.
В дополнение к анализу в нескольких масштабах, включая клеточный и молекулярный уровни, модели грызунов могут использоваться для изучения эффектов воздействия РЧ во время болезни, как ранее было сосредоточено на ЭМП GSM или WCDMA/3G UMTS в контексте острого нейровоспаления.Исследования показали последствия судорог, нейродегенеративных заболеваний или глиом 16,17,18,19,20.
Грызуны, которым вводили липополисахарид (ЛПС), представляют собой классическую доклиническую модель острых нейровоспалительных реакций, связанных с доброкачественными инфекционными заболеваниями, вызванными вирусами или бактериями, которые ежегодно поражают большую часть населения. Это воспалительное состояние приводит к обратимому заболеванию и депрессивному поведенческому синдрому, характеризующемуся лихорадка, потеря аппетита и снижение социального взаимодействия. Резидентные фагоциты ЦНС, такие как микроглия, являются ключевыми эффекторными клетками этого нейровоспалительного ответа. Лечение грызунов ЛПС вызывает активацию микроглии, характеризующуюся ремоделированием их формы и клеточных процессов и глубокими изменениями в транскриптоме. профиля, включая активацию генов, кодирующих провоспалительные цитокины или ферменты, которые влияют на активность нейронных сетей 22, 23, 24.
Изучая эффекты однократного 2-часового воздействия ЭМП GSM-1800 МГц на голову крыс, получавших ЛПС, мы обнаружили, что передача сигналов GSM запускает клеточные ответы в коре головного мозга, влияя на экспрессию генов, фосфорилирование глутаматных рецепторов, возбуждение мета-вызванных нейронов и морфология микроглии в коре головного мозга. Эти эффекты не были обнаружены у здоровых крыс, которые получили такое же воздействие GSM, что позволяет предположить, что вызванное ЛПС нейровоспалительное состояние повышает чувствительность клеток ЦНС к передаче сигналов GSM. крыс, где локальный SAR в среднем составлял 1,55 Вт/кг, мы наблюдали, что воздействие GSM приводило к увеличению длины или ветвления микроглиальных отростков и уменьшению нейронных ответов, вызываемых чистыми тонами и .Natural Stimulation 28.
В текущем исследовании мы стремились выяснить, может ли воздействие сигналов LTE-1800 МГц только на голову также изменять морфологию микроглии и активность нейронов в ACx, уменьшая мощность воздействия на две трети. Здесь мы показываем, что передача сигналов LTE не имела никакого эффекта. на процессы микроглии, но все еще вызывал значительное снижение вызванной звуком корковой активности в ACx крыс, получавших ЛПС, со значением SAR 0,5 Вт/кг.
Учитывая предыдущие данные о том, что воздействие GSM-1800 МГц изменяет морфологию микроглии при провоспалительных состояниях, мы исследовали этот эффект после воздействия передачи сигналов LTE.
Взрослым крысам вводили ЛПС за 24 часа до имитации воздействия только на голову или воздействия LTE-1800 МГц. После воздействия в коре головного мозга были установлены нейровоспалительные реакции, запускаемые ЛПС, о чем свидетельствует активация провоспалительных генов и изменения в морфологии корковой микроглии. (Рисунок 1). Мощность, воздействующая на головку LTE, была установлена ​​для получения среднего уровня SAR 0,5 Вт/кг в ACx (рисунок 2). Чтобы определить, реагировала ли LPS-активированная микроглия на ЭМП LTE, мы проанализировали срезы с анти-Iba1, которые селективно метили эти клетки. Как показано на рисунке 3а, в срезах ACx, зафиксированных через 3-4 часа после ложного или LTE-воздействия, микроглия выглядела удивительно похожей, демонстрируя «плотноподобную» клеточную морфологию, вызванную провоспалительным LPS. лечение (рис. 1). В соответствии с отсутствием морфологических ответов количественный анализ изображений не выявил существенных различий в общей площади (непарный t-критерий, p = 0,308) или площади (p = 0,196) и плотности (p = 0,061) Iba1 иммунореактивность при сравнении воздействия окрашенных Iba 1 клеточных тел у крыс LTE по сравнению с животными, подвергшимися ложному воздействию (рис.3б-г).
Влияние интраперитонеальной инъекции ЛПС на морфологию кортикальной микроглии. Репрезентативный вид микроглии в корональном срезе коры головного мозга (дорсомедиальная область) через 24 часа после внутрибрюшинной инъекции ЛПС или носителя (контроль). Клетки окрашивали антителом против Iba1, как описано ранее. Провоспалительное лечение LPS привело к изменениям в морфологии микроглии, включая проксимальное утолщение и увеличение коротких вторичных ветвей клеточных отростков, что привело к «плотному» внешнему виду. Масштабная линейка: 20 мкм.
Дозиметрический анализ удельной скорости поглощения (SAR) в мозге крыс во время воздействия LTE на частоте 1800 МГц. Ранее описанная гетерогенная модель фантомной крысы и рамочной антенны62 использовалась для оценки локального SAR в мозге с кубической сеткой 0,5 мм3. (a) Общий вид модели крысы в ​​условиях воздействия с рамочной антенной над головой и металлической термопрокладкой (желтой) под телом. (b) Распределение значений SAR во взрослом мозге с пространственным разрешением 0,5 мм3. Площадь выделенный черным контуром в сагиттальном разрезе, соответствует первичной слуховой коре, где анализируется активность микроглии и нейронов. Шкала значений SAR с цветовой кодировкой применима ко всем числовым симуляциям, показанным на рисунке.
Микроглия, инъецированная LPS, в слуховой коре крыс после воздействия LTE или Sham. (a) Репрезентативный сложенный вид микроглии, окрашенной антителом против Iba1, в коронарных срезах слуховой коры крыс, перфузированной LPS, через 3–4 часа после воздействия Sham или LTE (воздействие) .Шкала: 20 мкм. (bd) Морфометрическая оценка микроглии через 3–4 часа после имитации (светлые точки) или воздействия LTE (экспонированные, черные точки). (b, c) Пространственное покрытие (b) маркера микроглии Iba1 и площади Iba1-положительных клеточных тел (c). Данные представляют собой площадь окрашивания анти-Iba1, нормализованную к среднему значению для животных, подвергшихся имитации. (d) Подсчет окрашенных анти-Iba1 клеточных тел микроглии. Различия между симуляцией (n = 5) и LTE (n = 6) животных не были значимыми (p > 0,05, непарный t-критерий). Верхняя и нижняя части прямоугольника, верхняя и нижняя линии представляют 25-75-й процентиль и 5-95-й процентиль соответственно. Среднее значение отмечено красным цветом в рамке.
В таблице 1 приведены данные о количестве животных и множественных записях, полученных в первичной слуховой коре четырех групп крыс (Sham, Exposed, Sham-LPS, Exposed-LPS). Временное рецептивное поле (STRF), т. е. вызванные тоном ответы, по крайней мере, на 6 стандартных отклонений выше, чем частота спонтанных импульсов (см. Таблицу 1). Применяя этот критерий, мы отобрали 266 записей для группы имитации, 273 записи для группы Exposed, 299 записей. записей для группы Sham-LPS и 295 записей для группы Exposed-LPS.
В следующих параграфах мы сначала опишем параметры, извлеченные из спектрально-временного рецептивного поля (то есть реакцию на чистые тона), и реакцию на ксеногенные специфические вокализации. Затем мы опишем количественную оценку области частотной характеристики, полученной для каждой группе. Учитывая наличие «вложенных данных»30 в нашем экспериментальном плане, все статистические анализы проводились на основе количества позиций в массиве электродов (последняя строка в таблице 1), но все эффекты, описанные ниже, также были основаны на количество позиций в каждой группе.Общее количество собранных многоэлементных записей (третья строка в таблице 1).
На рис. 4а показано оптимальное частотное распределение (BF, вызывающее максимальный ответ при уровне звукового давления 75 дБ) корковых нейронов, полученное у животных, получавших LPS, имитацию и облученных животных. Частотный диапазон BF в обеих группах был расширен с 1 кГц до 36 кГц. Статистический анализ показали, что эти распределения были схожими (хи-квадрат, p = 0,278), предполагая, что сравнения между двумя группами могут быть сделаны без систематической ошибки выборки.
Влияние воздействия LTE на количественные параметры корковых ответов у животных, получавших LPS. (a) Распределение BF в корковых нейронах животных, получавших LPS, подвергавшихся воздействию LTE (черный) и ложно подвергавшихся воздействию LTE (белый). Нет никакой разницы между два распределения. (bf) Влияние воздействия LTE на параметры, количественно определяющие спектральное временное рецептивное поле (STRF). Сила ответа была значительно снижена (* p <0,05, непарный t-критерий) как для STRF (общая сила ответа), так и для оптимального частоты (b, c). Продолжительность ответа, ширина полосы ответа и постоянная ширины полосы (df). И сила, и временная надежность ответов на вокализации были снижены (g, h). Спонтанная активность не была значительно снижена (i) (*). p < 0,05, непарный t-критерий). (j,k) Влияние воздействия LTE на корковые пороги. Средние пороги были значительно выше у крыс, подвергшихся LTE, по сравнению с крысами, подвергшимися ложному воздействию. Этот эффект более выражен на низком и среднем уровне. частоты.
На рисунках 4b-f показано распределение параметров, полученных из STRF, для этих животных (среднее значение указано красными линиями). Эффекты воздействия LTE на животных, получавших LPS, по-видимому, указывают на снижение возбудимости нейронов. Во-первых, общая интенсивность ответа и ответы значительно ниже у BF по сравнению с животными Sham-LPS (рис. 4b,c, непарный t-критерий, p = 0,0017 и p = 0,0445). Аналогичным образом, ответы на звуки общения снижались как по силе ответа, так и по надежности между испытаниями (рис. 4g). , ч; непарный t-критерий, p = 0,043). Спонтанная активность снижалась, но этот эффект не был значительным (рис. 4i; p = 0,0745). Животные, получавшие ЛПС (рис. 4d–f), что указывает на то, что на частотную избирательность и точность начальных ответов не влияло воздействие LTE у животных, получавших ЛПС.
Затем мы оценили, изменились ли пороги коры чистого тона под воздействием LTE. Из площади частотной характеристики (FRA), полученной из каждой записи, мы определили пороги слышимости для каждой частоты и усреднили эти пороги для обеих групп животных. На рисунке 4j показано среднее значение ( ± sem) пороги от 1,1 до 36 кГц у крыс, получавших ЛПС. Сравнение слуховых порогов в группах, получавших имитацию и подвергавшихся воздействию, показало значительное увеличение порогов у подвергнутых воздействию животных по сравнению с животными, подвергшимися имитации (рис. 4j), эффект, который был более выраженным. на низких и средних частотах. Точнее, на низких частотах (< 2,25 кГц) увеличилась доля нейронов А1 с высоким порогом, а доля нейронов с низким и средним порогом уменьшилась (хи-квадрат = 43,85; p < 0,0001; рис. 4к, левый рисунок).Тот же эффект наблюдался на средней частоте (2,25 < Частота (кГц) < 11): более высокая доля корковых записей с промежуточными порогами и меньшая доля нейронов с низкими порогами по сравнению с необлученной группой (Хи-квадрат = 71,17; p < 0,001; рис. 4k, средняя панель). Также была значительная разница в пороге для высокочастотных нейронов (≥ 11 кГц, p = 0,0059);доля низкопороговых нейронов уменьшилась, а доля средне-высоких порогов увеличилась (хи-квадрат = 10,853; p = 0,04, рис. 4k, правая панель).
На рисунке 5а показано оптимальное частотное распределение (BF, вызывающее максимальный ответ при уровне звукового давления 75 дБ) нейронов коры головного мозга, полученное у здоровых животных в группах, имитирующих и подвергшихся воздействию. Статистический анализ показал, что эти два распределения были схожими (хи-квадрат, p = 0,157). , предполагая, что сравнения между двумя группами могут быть сделаны без систематической ошибки выборки.
Влияние воздействия LTE на количественные параметры корковых реакций у здоровых животных. (a) Распределение BF в корковых нейронах здоровых животных, подвергшихся воздействию LTE (темно-синий) и ложно подвергнутых воздействию LTE (светло-синий). Нет никакой разницы между этими двумя распределения. (bf) Влияние воздействия LTE на параметры, количественно определяющие спектральное временное рецептивное поле (STRF). Не было значительного изменения интенсивности ответа по STRF и оптимальным частотам (b, c). Имеется небольшое увеличение ответа продолжительность (г), но без изменения ширины и ширины ответа (д, е). Ни сила, ни временная достоверность ответов на вокализации не изменились (ж, з). Достоверного изменения спонтанной активности не произошло (и). (*p < 0,05, непарный t-критерий). (j,k) Влияние воздействия LTE на корковые пороги. В среднем пороги существенно не изменились у крыс, подвергшихся LTE, по сравнению с крысами, подвергшимися имитации, но более высокие частотные пороги были слегка изменены. ниже у экспонированных животных.
На рисунках 5b-f показаны диаграммы, представляющие распределение и среднее значение (красная линия) параметров, полученных из двух наборов STRF. У здоровых животных воздействие LTE само по себе мало влияло на среднее значение параметров STRF. По сравнению с группой имитации (свет по сравнению с темно-синими прямоугольниками для группы, подвергшейся воздействию), воздействие LTE не изменило ни общую интенсивность ответа, ни реакцию BF (рис. 5b,c; непарный t-критерий, p = 0,2176 и p = 0,8696 соответственно). также не влияли на спектральную полосу пропускания и латентность (p = 0,6764 и p = 0,7129 соответственно), но наблюдалось значительное увеличение продолжительности ответа (p = 0,047). Также не было влияния на силу ответов вокализации (рис. 5ж). , p = 0,4375), межпробная достоверность этих ответов (рис. 5h, p = 0,3412) и спонтанная активность (рис. 5).5i;р = 0,3256).
На рисунке 5j показаны средние (± стандартная ошибка) пороги от 1,1 до 36 кГц у здоровых крыс. Он не показал существенной разницы между ложными и подвергнутыми воздействию крысами, за исключением немного более низкого порога у подвергнутых воздействию животных на высоких частотах (11–36 кГц). (непарный t-критерий, p = 0,0083). Этот эффект отражает тот факт, что у экспонированных животных в этом частотном диапазоне (хи-квадрат = 18,312, p = 0,001; рис. 5л) было несколько больше нейронов с низкой и средней пороги (при высоких порогах) меньше нейронов).
В заключение, когда здоровые животные подвергались воздействию LTE, не наблюдалось влияния на силу реакции на чистые тона и сложные звуки, такие как вокализация. леченных животных, воздействие LTE приводило к значительному увеличению корковых порогов, особенно в низкочастотном и среднечастотном диапазоне.
Наше исследование показало, что у взрослых крыс-самцов, перенесших острое нейровоспаление, воздействие LTE-1800 МГц с локальным SARACx 0,5 Вт/кг (см. Методы) приводило к значительному снижению интенсивности звуковых реакций в первичных записях общения. Эти изменения активности нейронов происходили без каких-либо видимых изменений в протяженности пространственной области, охватываемой микроглиальными отростками. Такое влияние ДТР на интенсивность кортикальных вызванных ответов не наблюдалось у здоровых крыс. Учитывая сходство оптимального распределения частот между регистрирующими единицами у животных, подвергшихся воздействию ЛТР, и животных, подвергшихся имитации, различия в реактивности нейронов могут быть связаны с биологическими эффектами сигналов ЛТР, а не с ошибкой выборки (рис. 4а). облученных крыс предполагает, что, скорее всего, эти записи были взяты из одних и тех же слоев коры, которые расположены в первичных АКх, а не во вторичных областях.
Насколько нам известно, о влиянии передачи сигналов LTE на ответы нейронов ранее не сообщалось. Однако в предыдущих исследованиях была задокументирована способность GSM-1800 МГц или непрерывной волны 1800 МГц (CW) изменять возбудимость нейронов, хотя и со значительными различиями в зависимости от экспериментальный подход. Вскоре после воздействия CW 1800 МГц при уровне SAR 8,2 Вт / кг записи ганглиев улиток показали снижение порогов для запуска потенциалов действия и модуляции нейронов. из мозга крысы, было уменьшено при воздействии GSM-1800 МГц или 1800 МГц CW в течение 15 минут при SAR 4,6 Вт/кг. Это ингибирование было лишь частично обратимым в течение 30 минут воздействия. Полное молчание нейронов было достигнуто при SAR 9,2 Вт/кг. Анализ доза-реакция показал, что GSM-1800 МГц была более эффективной, чем 1800 МГц CW в подавлении импульсной активности, предполагая, что ответы нейронов зависят от модуляции радиочастотного сигнала.
В наших условиях корковые вызванные ответы были собраны in vivo через 3–6 часов после окончания 2-часового воздействия только на голову. В предыдущем исследовании мы исследовали влияние GSM-1800 МГц при SARACx 1,55 Вт/кг и не обнаружили значительное влияние на вызванные звуком корковые реакции у здоровых крыс. Здесь единственным значительным эффектом, вызванным у здоровых крыс воздействием LTE-1800 при 0,5 Вт / кг SARACx, было небольшое увеличение продолжительности ответа при предъявлении чистых тонов. Этот эффект трудно объяснить, потому что он не сопровождается увеличением интенсивности ответа, что позволяет предположить, что более длительная продолжительность ответа возникает при том же общем количестве потенциалов действия, запускаемых кортикальными нейронами. Одним из объяснений может быть то, что воздействие LTE может снизить активность некоторые тормозные интернейроны, так как было документально подтверждено, что в первичном ACx прямое торможение контролирует продолжительность ответов пирамидных клеток, запускаемых возбуждающим таламическим входом33,34,35,36,37.
Напротив, у крыс, подвергшихся нейровоспалению, вызванному ЛПС, воздействие ЛТР не влияло на продолжительность возбуждения нейронов, вызванного звуком, но было обнаружено значительное влияние на силу вызванных ответов. У крыс, подвергшихся ложному воздействию, нейроны у крыс, получавших ЛПС, подвергшихся воздействию ЛТР, демонстрировали снижение интенсивности своих ответов, эффект, наблюдаемый как при воспроизведении чистых тонов, так и при естественной вокализации. Снижение интенсивности ответа на чистые тона происходило без сужение полосы спектральной перестройки на 75 дБ, а так как оно происходило при всех интенсивностях звука, то приводило к повышению акустических порогов нейронов коры на низких и средних частотах.
Снижение силы вызванного ответа указывало на то, что эффект передачи сигналов LTE при SARACx 0,5 Вт/кг у животных, получавших LPS, был аналогичен эффекту GSM-1800 МГц, примененному при трехкратно более высоком SARACx (1,55 Вт/кг) 28 . Что касается Передача сигналов GSM, воздействие на голову LTE-1800 МГц может снизить возбудимость нейронов в нейронах ACx крыс, подвергшихся нейровоспалению, вызванному ЛПС. В соответствии с этой гипотезой мы также наблюдали тенденцию к снижению надежности тестов нейронных ответов на вокализацию (рис. 4h). и снижение спонтанной активности (Fig. 4i). Однако было трудно определить in vivo, снижает ли передача сигналов LTE внутреннюю возбудимость нейронов или уменьшает синаптический вход, тем самым контролируя ответы нейронов в ACx.
Во-первых, эти более слабые ответы могут быть связаны с естественным снижением возбудимости клеток коры после воздействия LTE 1800 МГц. Подтверждая эту идею, GSM-1800 МГц и 1800 МГц-CW снижают импульсную активность при непосредственном воздействии на первичные культуры корковых нейронов крыс с Уровни SAR составляли 3,2 Вт/кг и 4,6 Вт/кг соответственно, но для значительного снижения импульсной активности требовался пороговый уровень SAR. Выступая за снижение внутренней возбудимости, мы также наблюдали более низкую частоту спонтанного возбуждения у подвергшихся воздействию животных, чем у животных, подвергшихся ложному воздействию. животные.
Во-вторых, воздействие LTE может также влиять на синаптическую передачу от таламо-кортикальных или корково-корковых синапсов. Многочисленные записи теперь показывают, что в слуховой коре широта спектральной настройки определяется не только афферентными таламическими проекциями, но и тем, что внутрикорковые связи придают дополнительные значения. спектральный вход в участки коры39,40. В наших экспериментах тот факт, что кортикальный STRF показал одинаковую полосу пропускания у подвергнутых и ложно подвергнутых воздействию животных, косвенно свидетельствует о том, что эффекты воздействия LTE не влияют на кортикально-кортикальные соединения. Это также предполагает, что более высокая связность в других областях коры, подвергшихся воздействию SAR, а не измеренным в ACx (рис. 2), может не быть причиной измененных ответов, о которых здесь сообщается.
Здесь большая часть записей коры, подвергшихся воздействию ЛПС, показала высокие пороги по сравнению с животными, подвергшимися ложному воздействию ЛПС. можно заподозрить, что таламо-кортикальная передача частично снижается при воздействии либо на пресинаптическом уровне (уменьшение высвобождения глутамата), либо на постсинаптическом уровне (уменьшение количества или сродства рецепторов).
Подобно эффектам GSM-1800 МГц, LTE-индуцированные измененные ответы нейронов происходили в контексте нейровоспаления, запускаемого LPS, характеризующегося ответами микроглии. Текущие данные свидетельствуют о том, что микроглия сильно влияет на активность нейронных сетей в нормальном и патологическом мозге41,42 ,43. Их способность модулировать нейротрансмиссию зависит не только от выработки продуцируемых ими соединений, которые могут или могут ограничивать нейротрансмиссию, но и от высокой подвижности их клеточных процессов. В коре головного мозга как повышенная, так и пониженная активность нейронных сетей вызывают быстрое расширение пространственного домена микроглии из-за роста микроглиальных отростков 44,45. В частности, микроглиальные выпячивания формируются вблизи активированных таламокортикальных синапсов и могут ингибировать активность возбуждающих синапсов посредством механизмов, включающих опосредованную микроглией локальную продукцию аденозина.
У крыс, получавших LPS, подвергавшихся GSM-1800 МГц с SARACx при 1,55 Вт/кг, снижение активности нейронов ACx происходило с ростом микроглиальных отростков, отмеченных значительными окрашенными Iba1 областями в увеличении ACx28. Это наблюдение предполагает, что ремоделирование микроглии, вызванное Воздействие GSM может активно способствовать вызываемому GSM снижению нейронных ответов, вызванных звуком. Наше текущее исследование опровергает эту гипотезу в контексте воздействия LTE на голову с SARACx, ограниченным до 0,5 Вт/кг, поскольку мы не обнаружили увеличения в пространственной области. покрыты отростками микроглии. Однако это не исключает какого-либо влияния передачи сигналов LTE на активируемую ЛПС микроглию, которая, в свою очередь, может влиять на активность нейронов. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы ответить на этот вопрос и определить механизмы, посредством которых острое нейровоспаление изменяет нейрональную активность. ответы на сигнализацию LTE.
Насколько нам известно, влияние сигналов LTE на слуховую обработку ранее не изучалось. Наши предыдущие исследования 26, 28 и текущее исследование показали, что в условиях острого воспаления воздействие только на голову сигналов GSM-1800 МГц или LTE- 1800 МГц привели к функциональным изменениям нейронных ответов в ACx, о чем свидетельствует увеличение порога слышимости. По крайней мере по двум основным причинам функция улитки не должна быть затронута нашим воздействием LTE. Во-первых, как показано в дозиметрическом исследовании, показанном на рисунке. 2, самые высокие уровни SAR (близкие к 1 Вт/кг) расположены в дорсомедиальной коре (ниже антенны), и они существенно снижаются по мере того, как человек движется латерально и латерально. Вентральная часть головы. около 0,1 Вт/кг на уровне ушной раковины крысы (ниже слухового прохода). и 4 Вт/кг), не было выявлено заметных изменений в величине отоакустических порогов отоакустических порогов излучения и слуховых ответов ствола мозга 47. не влияет на функцию наружных волосковых клеток улитки у здоровых крыс48,49. Эти результаты перекликаются с данными, полученными на людях, где исследования показали, что 10–30-минутное воздействие ЭМП от сотовых телефонов GSM не оказывает последовательного влияния на слуховую обработку, как это оценивалось при улитковый50,51,52 или уровень ствола мозга53,54.
В нашем исследовании изменения возбуждения нейронов, вызванные LTE, наблюдались in vivo через 3–6 часов после прекращения воздействия. дольше обнаруживается через 72 часа после воздействия. Это связано с расширением процессов микроглии, подавлением гена IL-1ß и посттрансляционной модификацией рецепторов AMPA. Учитывая, что слуховая кора имеет более низкое значение SAR (0,5 Вт / кг) чем в дорсомедиальной области (2,94 Вт/кг26), описанные здесь изменения активности нейронов кажутся преходящими.
Наши данные должны учитывать квалификационные пределы SAR и оценки фактических значений SAR, достигнутых в коре головного мозга пользователей мобильных телефонов. Текущие стандарты, используемые для защиты населения, устанавливают предел SAR на уровне 2 Вт/кг для локализованной головы или туловища. воздействие радиочастот в диапазоне 100 кГц и 6 ГГц.
Моделирование дозы было выполнено с использованием различных моделей головы человека для определения поглощения РЧ-мощности в различных тканях головы во время обычного разговора через голову или по мобильному телефону. мозгом на основе анатомических или гистологических параметров, таких как внешняя или внутренняя форма черепа, толщина или содержание воды. Различные ткани головы сильно различаются в зависимости от возраста, пола или индивидуума 56, 57, 58. Кроме того, характеристики сотового телефона , такие как внутреннее расположение антенны и положение сотового телефона относительно головы пользователя, сильно влияют на уровень и распределение значений SAR в коре головного мозга59,60. коры головного мозга, которые были установлены на моделях сотовых телефонов, излучающих радиочастоты в диапазоне 1800 МГц58, 59, 60, оказывается, что уровни SAR, достигнутые в слуховой коре человека, все еще недооценены половиной коры головного мозга человека. Наше исследование ( SARACx 0,5 Вт/кг). Таким образом, наши данные не оспаривают текущие пределы значений SAR, применимые для населения.
В заключение, наше исследование показывает, что однократное воздействие только на голову LTE-1800 МГц мешает нейронным реакциям корковых нейронов на сенсорные стимулы. В соответствии с предыдущими характеристиками эффектов передачи сигналов GSM, наши результаты показывают, что эффекты передачи сигналов LTE на активность нейронов зависит от состояния здоровья. Острое нейровоспаление повышает чувствительность нейронов к LTE-1800 МГц, что приводит к изменению обработки корой слуховых стимулов.
Данные были собраны в 55-дневном возрасте из коры головного мозга 31 взрослой крысы-самца линии Wistar, полученной в лаборатории Жанвье. /темный цикл 12 ч/12 ч (свет включается в 7:30) со свободным доступом к пище и воде. Все эксперименты проводились в соответствии с руководящими принципами, установленными Директивой Совета Европейского сообщества (2010/63/ Директива Совета ЕС), которые аналогичны протоколам, описанным в Руководстве Общества по нейробиологии по использованию животных в нейробиологических исследованиях. Национальный протокол 03729.02) с использованием процедур, утвержденных этим комитетом 32-2011 и 34-2012.
Животных приучали к камерам с колониями в течение по меньшей мере 1 недели до обработки LPS и воздействия (или имитации воздействия) LTE-EMF.
Двадцати двум крысам внутрибрюшинно (внутрибрюшинно) вводили ЛПС E. coli (250 мкг/кг, серотип 0127:B8, SIGMA), разведенный стерильным изотоническим солевым раствором, не содержащим эндотоксинов, за 24 часа до LTE или ложного воздействия (n на группу).= 11). У 2-месячных самцов крыс Wistar лечение LPS вызывает нейровоспалительную реакцию, которая отмечается в коре головного мозга несколькими провоспалительными генами (фактор некроза опухоли-альфа, интерлейкин 1ß, CCL2, NOX2, NOS2). были активизированы через 24 часа после инъекции ЛПС, включая 4- и 12-кратное увеличение уровней транскриптов, кодирующих фермент NOX2 и интерлейкин 1β соответственно. клеточная морфология, ожидаемая при провоспалительной активации клеток, запускаемой ЛПС (рис. 1), которая отличается от активации других клеток, запускаемой ЛПС.Клеточная провоспалительная активация соответствует 24, 61.
Воздействие LTE EMF только на голову проводилось с использованием экспериментальной установки, ранее использовавшейся для оценки эффекта GSM EMF26. Воздействие LTE проводилось через 24 часа после инъекции LPS (11 животных) или без лечения LPS (5 животных). Животных слегка анестезировали с помощью кетамин/ксилазин (кетамин 80 мг/кг, внутрибрюшинно; ксилазин 10 мг/кг, внутрибрюшинно) перед воздействием, чтобы предотвратить движение и убедиться, что голова животного находится в рамочной антенне, излучающей сигнал LTE. Воспроизводимое местоположение ниже. Половина крыс из та же клетка служила контролем (11 животных, подвергшихся ложному воздействию, из 22 крыс, предварительно обработанных ЛПС): их помещали под рамочную антенну, а энергию сигнала LTE устанавливали на ноль. (p = 0,558, непарный t-критерий, нс). Всех анестезированных животных помещали на безметалловую грелку для поддержания температуры их тела около 37°C в течение всего эксперимента. Как и в предыдущих экспериментах, время экспозиции было установлено равным 2 часа. После воздействия поместите животное на другую грелку в операционной. Та же процедура воздействия была применена к 10 здоровым крысам (не получавшим ЛПС), половина из которых подвергалась ложному воздействию из той же клетки (p = 0,694). .
Система облучения была аналогична системам 25, 62, описанным в предыдущих исследованиях, с заменой радиочастотного генератора для генерации электромагнитных полей LTE вместо GSM. Электромагнитное поле LTE - 1800 МГц было подключено к усилителю мощности (ZHL-4W-422+, Mini-Circuits, США), циркулятору (D3 1719-N, Sodhy, Франция), двустороннему ответвителю (CD D 1824- 2, − 30 дБ, Sodhy, Франция) и четырехсторонний делитель мощности (DC D 0922-4N, Sodhy, Франция), позволяющий одновременно экспонировать четырех животных. Измеритель мощности (N1921A, Agilent, США), подключенный к двунаправленному соединителю. позволили непрерывно измерять и контролировать падающую и отраженную мощность внутри устройства. Каждый выход был подключен к рамочной антенне (Sama-Sistemi srl; Roma), что позволяло частично обнажить голову животного. Рамочная антенна состоит из печатной платы с двумя металлическими линии (диэлектрическая проницаемость εr = 4,6), выгравированные на изолирующей эпоксидной подложке. На одном конце устройство состоит из проволоки шириной 1 мм, образующей кольцо, расположенное близко к голове животного. Как и в предыдущих исследованиях26,62, удельная скорость поглощения ( SAR) был определен численно с использованием численной модели крысы и метода конечных разностей во временной области (FDTD)63, 64, 65. Они также были определены экспериментально в однородной модели крысы с использованием датчиков Luxtron для измерения повышения температуры. В этом случае SAR в W /кг рассчитывается по формуле: SAR = C ΔT/Δt, где C — теплоемкость в Дж/(кг·К), ΔT, в °K и Δt Изменение температуры, время в секундах. Численно определенные значения SAR сравнивались с экспериментальными значениями SAR, полученными с использованием однородной модели, особенно в эквивалентных областях мозга крыс. Разница между численными измерениями SAR и экспериментально обнаруженными значениями SAR составляет менее 30%.
На рис. 2а показано распределение SAR в мозге крыс в модели крыс, которое соответствует распределению по массе тела и размеру крыс, использованных в нашем исследовании. Среднее значение SAR для мозга составило 0,37 ± 0,23 Вт/кг (среднее значение ± стандартное отклонение). Значения SAR самые высокие в области коры непосредственно под рамочной антенной. Локальный SAR в ACx (SARACx) составил 0,50 ± 0,08 Вт/кг (среднее значение ± SD) (рис. 2b). однородны, а различия в толщине тканей головы незначительны, ожидается, что фактическое значение SAR для ACx или других областей коры будет очень схожим у одного и другого животных, подвергшихся воздействию.
По окончании экспозиции животным вводили дополнительные дозы кетамина (20 мг/кг, внутрибрюшинно) и ксилазина (4 мг/кг, внутрибрюшинно) до исчезновения рефлекторных движений после пощипывания задней лапы. Местный анестетик (ксилокаин 2 %) вводили подкожно в кожу и височную мышцу над черепом, а животных помещали на безметалловую систему обогрева. После помещения животного в стереотаксическую раму выполняли трепанацию черепа над левой височной корой. В предыдущем исследовании66, начиная с места соединения теменной и височной костей, отверстие имело ширину 9 мм и высоту 5 мм. Твердая мозговая оболочка над АСх была осторожно удалена под бинокулярным контролем, не повреждая кровеносные сосуды. база была построена в стоматологическом акриловом цементе для атравматической фиксации головы животного во время записи. Поместите стереотаксическую раму, поддерживающую животное, в камеру акустического затухания (IAC, модель AC1).
Данные были получены из многокомпонентных записей в первичной слуховой коре 20 крыс, в том числе 10 животных, предварительно обработанных ЛПС. ряды из 8 электродов на расстоянии 1000 мкм друг от друга (350 мкм между электродами в одном ряду). Серебряная проволока (ø: 300 мкм) для заземления была вставлена ​​между височной костью и контралатеральной твердой мозговой оболочкой. Предполагаемое расположение первичного ACx - 4 -7 мм кзади от брегмы и 3 мм кпереди от надвисочного шва. Необработанный сигнал усиливали в 10 000 раз (TDT Medusa), а затем обрабатывали с помощью многоканальной системы сбора данных (RX5, TDT). Сигналы, собранные с каждого электрода, отфильтровано (610–10 000 Гц) для извлечения многоэлементной активности (MUA). Уровни срабатывания были тщательно установлены для каждого электрода (соавторами, ослепленными в отношении состояния воздействия или ложного воздействия), чтобы выбрать наибольший потенциал действия из сигнала. В режиме онлайн и автономная проверка форм сигналов показала, что собранный здесь MUA состоял из потенциалов действия, генерируемых от 3 до 6 нейронов вблизи электродов. В начале каждого эксперимента мы устанавливали положение массива электродов так, чтобы два ряда из восьми электродов может производить выборку нейронов, от низкочастотных до высокочастотных ответов, при выполнении в ростральной ориентации.
Акустические стимулы генерировали в Matlab, передавали в систему подачи звука (TDT) на основе RP2.1 и посылали на громкоговоритель Fostex (FE87E). Громкоговоритель располагали на расстоянии 2 см от правого уха крысы, на этом расстоянии громкоговоритель издавал ровный частотный спектр (± 3 дБ) между 140 Гц и 36 кГц. Калибровка громкоговорителя выполнялась с использованием шума и чистых тонов, записанных с помощью микрофона Bruel and Kjaer 4133, соединенного с предусилителем B&K 2169 и цифровым записывающим устройством Marantz PMD671. Спектрально-временное восприимчивое поле (STRF) ) был определен с использованием 97 частот гамма-тона, охватывающих 8 (0,14–36 кГц) октав, представленных в случайном порядке при уровне звукового давления 75 дБ на частоте 4,15 Гц. Область частотной характеристики (FRA) определяется с использованием того же набора тонов и представлена ​​в случайный порядок на 2 Гц от 75 до 5 дБ SPL. Каждая частота представлена ​​восемь раз при каждой интенсивности.
Также оценивались ответы на естественные стимулы. В предыдущих исследованиях мы наблюдали, что вокализации крыс редко вызывали сильные ответы в ACx, независимо от оптимальной частоты (BF) нейронов, тогда как специфичные для ксенотрансплантатов вокализации (например, вокализация певчих птиц или морских свинок) обычно тональная карта. Поэтому мы проверили корковые реакции на вокализации у морских свинок (свисток, использованный в 36 случаях, был связан с 1 с стимулами, представленными 25 раз).

Мы также можем настроить пассивные радиочастотные компоненты в соответствии с вашими требованиями.Вы можете войти на страницу настройки, чтобы указать необходимые вам характеристики.
https://www.keenlion.com/customization/

Эмали:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com