Vijesti

Hvala vam što ste posjetili Nature.com. Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu podršku za CSS. Za najbolje iskustvo, preporučujemo da koristite ažurirani preglednik (ili isključite način kompatibilnosti u Internet Exploreru). U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazat ćemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Stalno rastuća potražnja za komunikacijom putem mobilne telefonije dovela je do kontinuirane pojave bežičnih tehnologija (G), koje mogu imati različite utjecaje na biološke sisteme. Da bismo ovo testirali, izložili smo pacove izlaganju jedne glave 4G dugoročnom evolucijskom (LTE)-1800 MHz elektromagnetnom polju (EMF) tokom 2 sata. Zatim smo procijenili utjecaj akutne neuroinflamacije izazvane lipopolisaharidom na prostornu pokrivenost mikroglija i elektrofiziološku neuronsku aktivnost u primarnom slušnom korteksu (ACx). Prosječni SAR u ACx je 0,5 W/kg. Snimci na više jedinica pokazuju da LTE-EMF izaziva smanjenje intenziteta odgovora na čiste tonove i prirodne vokalizacije, dok istovremeno povećava akustički prag za niske i srednje frekvencije. Imunohistokemija Iba1 nije pokazala promjene u području prekrivenom mikroglijalnim tijelima i procesima. Kod zdravih pacova, ista izloženost LTE nije izazvala promjene u intenzitetu odgovora i akustičnim pragovima. Naši podaci pokazuju da akutna neuroinflamacija senzibilizira neurone na LTE-EMF, što rezultira izmijenjenom obradom akustičnih stimulusa u ACx.
Elektromagnetsno okruženje čovječanstva dramatično se promijenilo u protekle tri decenije zbog kontinuiranog širenja bežičnih komunikacija. Trenutno se više od dvije trećine stanovništva smatra korisnicima mobilnih telefona (MP). Široko širenje ove tehnologije izazvalo je zabrinutost i debatu o potencijalno opasnim efektima pulsirajućih elektromagnetnih polja (EMF) u radiofrekventnom (RF) opsegu, koja emituju MP ili bazne stanice i kodiraju komunikacije. Ovaj problem javnog zdravlja inspirisao je niz eksperimentalnih studija posvećenih istraživanju efekata apsorpcije radiofrekvencija u biološkim tkivima1. Neke od ovih studija tražile su promjene u aktivnosti neuronske mreže i kognitivnim procesima, s obzirom na blizinu mozga RF izvorima pod sveprisutnom upotrebom MP. Mnoge objavljene studije bave se efektima pulsirajuće moduliranih signala koji se koriste u globalnom sistemu za mobilne komunikacije (GSM) druge generacije (2G) ili širokopojasnom višestrukom pristupu s kodnom podjelom (WCDMA)/trećoj generaciji univerzalnih mobilnih telekomunikacijskih sistema (WCDMA/3G UMTS)2,3,4,5. Malo se zna o efektima radiofrekventnih signala koji se koriste u mobilnim uslugama četvrte generacije (4G), koje se oslanjaju na... potpuno digitalna tehnologija Internet protokola nazvana Long Term Evolution (LTE) tehnologija. Pokrenuta 2011. godine, očekuje se da će LTE usluga mobilnih telefona dostići 6,6 milijardi globalnih LTE pretplatnika u januaru 2022. (GSMA: //gsacom.com). U poređenju sa GSM (2G) i WCDMA (3G) sistemima zasnovanim na šemama modulacije sa jednim nosiocem, LTE koristi ortogonalno frekvencijsko multipleksiranje (OFDM) kao osnovni format signala. Širom svijeta, LTE mobilne usluge koriste niz različitih frekvencijskih opsega između 450 i 3700 MHz, uključujući opsege od 900 i 1800 MHz koji se također koriste u GSM-u.
Sposobnost izlaganja RF zračenju da utiče na biološke procese uveliko je određena specifičnom stopom apsorpcije (SAR) izraženom u W/kg, koja mjeri energiju apsorbovanu u biološkom tkivu. Efekti akutnog 30-minutnog izlaganja glave LTE signalima od 2,573 GHz na aktivnost globalne neuronske mreže nedavno su istraženi kod zdravih dobrovoljaca. Korištenjem fMRI u stanju mirovanja, uočeno je da izlaganje LTE zračenju može izazvati spontane spore fluktuacije frekvencija i promjene u intra- ili interregionalnoj povezanosti, dok su prostorni vršni nivoi SAR-a, prosječni na 10 g tkiva, procijenjeni na kretanje između 0,42 i 1,52 W/kg, prema temama 7, 8, 9. EEG analiza pod sličnim uslovima izlaganja (trajanje od 30 minuta, procijenjeni vršni nivo SAR-a od 1,34 W/kg korištenjem reprezentativnog modela ljudske glave) pokazala je smanjenu spektralnu snagu i hemisfernu koherenciju u alfa i beta pojasevima. Međutim, dvije druge studije zasnovane na EEG analizi otkrile su da 20 ili 30 minuta izlaganja glave LTE zračenju, sa maksimalnim lokalnim nivoima SAR-a postavljenim na oko 2 W/kg, nije imalo detektabilne... efekat11 ili je rezultirao smanjenjem spektralne snage u alfa opsegu, dok se kognitivne funkcije nisu promijenile Stroopovim testom 12. Značajne razlike su također pronađene u rezultatima EEG-a ili kognitivnih studija koje su se posebno bavile efektima izloženosti GSM ili UMTS EMF-u. Smatra se da nastaju zbog varijacija u dizajnu metode i eksperimentalnim parametrima, uključujući vrstu i modulaciju signala, intenzitet i trajanje izloženosti, ili zbog heterogenosti kod ljudi s obzirom na dob, anatomiju ili spol.
Do sada je provedeno malo studija na životinjama kako bi se utvrdilo kako izloženost LTE signalizaciji utiče na funkciju mozga. Nedavno je objavljeno da je sistemska izloženost miševa u razvoju od kasne embrionalne faze do odbijanja od sisanja (30 min/dan, 5 dana/sedmično, sa prosječnim SAR-om cijelog tijela od 0,5 ili 1 W/kg) rezultirala promijenjenim motoričkim ponašanjem i apetitom u odrasloj dobi 14. Utvrđeno je da ponovljena sistemska izloženost (2 ha dnevno tokom 6 sedmica) kod odraslih pacova izaziva oksidativni stres i smanjuje amplitudu vizuelnih evociranih potencijala dobijenih iz optičkog živca, sa maksimalnim SAR-om procijenjenim na samo 10 mW/kg 15.
Pored analize na više skala, uključujući ćelijski i molekularni nivo, modeli glodara mogu se koristiti za proučavanje efekata izloženosti RF-u tokom bolesti, kao što je prethodno bilo fokusirano na GSM ili WCDMA/3G UMTS EMF u kontekstu akutne neuroinflamacije. Studije su pokazale efekte napadaja, neurodegenerativnih bolesti ili glioma 16,17,18,19,20.
Glodavci kojima je ubrizgan lipopolisaharid (LPS) predstavljaju klasičan predklinički model akutnih neuroinflamatornih odgovora povezanih s benignim zaraznim bolestima uzrokovanim virusima ili bakterijama koje svake godine pogađaju većinu populacije. Ovo inflamatorno stanje dovodi do reverzibilne bolesti i depresivnog bihevioralnog sindroma koji karakterizira groznica, gubitak apetita i smanjena socijalna interakcija. Rezidentni fagociti CNS-a, poput mikroglije, ključne su efektorske ćelije ovog neuroinflamatornog odgovora. Tretman glodara LPS-om pokreće aktivaciju mikroglije koju karakterizira preoblikovanje njihovog oblika i ćelijskih procesa te duboke promjene u profilu transkriptoma, uključujući pojačanu regulaciju gena koji kodiraju proinflamatorne citokine ili enzime, koji utječu na neuronske mreže (Aktivnosti 22, 23, 24).
Proučavajući efekte jednokratnog dvosatnog izlaganja glave GSM-1800 MHz EMF-u kod pacova tretiranih LPS-om, otkrili smo da GSM signalizacija pokreće ćelijske odgovore u moždanoj kori, utičući na ekspresiju gena, fosforilaciju glutamatnih receptora, neuronsko Meta-evocirano paljenje i morfologiju mikroglije u moždanoj kori. Ovi efekti nisu detektovani kod zdravih pacova koji su primili istu GSM izloženost, što ukazuje na to da LPS-om izazvano neuroinflamatorno stanje senzibilizira ćelije CNS-a na GSM signalizaciju. Fokusirajući se na slušni korteks (ACx) pacova tretiranih LPS-om, gdje je lokalni SAR u prosjeku iznosio 1,55 W/kg, primijetili smo da izloženost GSM-u rezultira povećanjem dužine ili grananja mikroglijalnih procesa i smanjenjem neuronskih odgovora izazvanih čistim tonovima i. Prirodna stimulacija 28.
U trenutnoj studiji, cilj nam je bio ispitati da li izlaganje samo glavi LTE-1800 MHz signalima može promijeniti morfologiju mikroglija i neuronsku aktivnost u ACx, smanjujući snagu izlaganja za dvije trećine. Ovdje pokazujemo da LTE signalizacija nije imala utjecaja na mikroglijalne procese, ali je ipak izazvala značajno smanjenje zvukom izazvane kortikalne aktivnosti u ACx pacova tretiranih LPS-om sa SAR vrijednošću od 0,5 W/kg.
S obzirom na prethodne dokaze da izloženost GSM-1800 MHz mijenja morfologiju mikroglija u proinflamatornim uslovima, istražili smo ovaj efekat nakon izloženosti LTE signalizaciji.
Odraslim pacovima je ubrizgan LPS 24 sata prije lažnog izlaganja samo glavi ili izlaganja LTE-1800 MHz. Nakon izlaganja, u moždanoj kori su uspostavljeni neuroinflamatorni odgovori izazvani LPS-om, što je pokazano pojačanom regulacijom proinflamatornih gena i promjenama u morfologiji kortikalnih mikroglija (Slika 1). Snaga kojoj je izložena LTE glava postavljena je da se dobije prosječni nivo SAR-a od 0,5 W/kg u ACx (Slika 2). Da bismo utvrdili da li mikroglija aktivirana LPS-om reaguje na LTE EMF, analizirali smo kortikalne presjeke obojene anti-Iba1 koji je selektivno označavao ove ćelije. Kao što je prikazano na Slici 3a, u ACx presjecima fiksiranim 3 do 4 sata nakon lažnog izlaganja ili izlaganja LTE-u, mikroglija je izgledala izuzetno slično, pokazujući "gustu" ćelijsku morfologiju izazvanu proinflamatornim tretmanom LPS-om (Slika 1). U skladu s odsustvom morfoloških odgovora, kvantitativna analiza slike nije otkrila značajne razlike u ukupnoj površini (neparni t-test, p = 0,308) ili površini (p = 0,196) i gustoća (p = 0,061) imunoreaktivnosti na Iba1 pri poređenju izloženosti ćelijskim tijelima obojenim Iba 1 kod LTE pacova u odnosu na kontrolno izložene životinje (Sl. 3b-d).
Efekti LPS ip injekcije na morfologiju kortikalnih mikroglija. Reprezentativni prikaz mikroglija u koronalnom dijelu moždane kore (dorzomedijalna regija) 24 sata nakon intraperitonealne injekcije LPS-a ili nosača (kontrola). Ćelije su obojene anti-Iba1 antitijelom kao što je prethodno opisano. Proinflamatorni tretman LPS-om rezultirao je promjenama u morfologiji mikroglija, uključujući proksimalno zadebljanje i povećanje kratkih sekundarnih grana ćelijskih nastavaka, što je rezultiralo "gustim" izgledom. Mjerna skala: 20 µm.
Dozimetrijska analiza specifične brzine apsorpcije (SAR) u mozgu pacova tokom izloženosti LTE signalu od 1800 MHz. Prethodno opisani heterogeni model fantomskog pacova i kružne antene62 korišten je za procjenu lokalnog SAR-a u mozgu, s kubnom mrežom od 0,5 mm3. (a) Globalni prikaz modela pacova u okruženju izloženosti s kružnom antenom iznad glave i metalnim termalnim jastučićem (žuti) ispod tijela. (b) Raspodjela SAR vrijednosti u odraslom mozgu pri prostornoj rezoluciji od 0,5 mm3. Područje ograničeno crnim obrisom u sagitalnom presjeku odgovara primarnom slušnom korteksu gdje se analizira mikroglijalna i neuronska aktivnost. Skala SAR vrijednosti u bojama primjenjuje se na sve numeričke simulacije prikazane na slici.
LPS-injektirana mikroglija u slušnom korteksu pacova nakon izlaganja LTE ili Sham.(a) Reprezentativni složeni prikaz mikroglije obojene anti-Iba1 antitijelom u koronalnim presjecima LPS-perfuziranog slušnog korteksa pacova 3 do 4 sata nakon Sham ili LTE izlaganja (izlaganje). Mjerna skala: 20 µm.(bd) Morfometrijska procjena mikroglije 3 do 4 sata nakon Sham (otvorene tačke) ili LTE izlaganja (izloženo, crne tačke).(b, c) Prostorna pokrivenost (b) mikroglija markera Iba1 i područja Iba1-pozitivnih ćelijskih tijela (c). Podaci predstavljaju područje bojenja anti-Iba1 normalizirano na srednju vrijednost od Sham-izloženih životinja.(d) Broj mikroglijalnih ćelijskih tijela obojenih anti-Iba1. Razlike između Sham (n = 5) i LTE (n = 6) životinja nisu bile značajne (p > 0,05, neparni t-test). Gornji i donji dio okvira, gornja i donja linija predstavljaju 25.-75. percentil i 5-95. percentil, respektivno. Srednja vrijednost je označena crvenom bojom u okviru.
Tabela 1 sumira brojeve životinja i višejedinične snimke dobijene u primarnom slušnom korteksu četiri grupe pacova (Sham, Exposed, Sham-LPS, Exposed-LPS). U rezultatima ispod, uključujemo sve snimke koji pokazuju značajno spektralno vremensko receptivno polje (STRF), tj. tonom izazvane odgovore najmanje 6 standardnih devijacija veće od spontanih stopa paljenja (vidi Tabelu 1). Primjenjujući ovaj kriterij, odabrali smo 266 zapisa za Sham grupu, 273 zapisa za Exposed grupu, 299 zapisa za Sham-LPS grupu i 295 zapisa za Exposed-LPS grupu.
U sljedećim paragrafima, prvo ćemo opisati parametre izdvojene iz spektralno-vremenskog receptivnog polja (tj. odgovora na čiste tonove) i odgovora na ksenogene specifične vokalizacije. Zatim ćemo opisati kvantifikaciju područja frekvencijskog odgovora dobijenog za svaku grupu. Uzimajući u obzir prisustvo "ugniježđenih podataka"30 u našem eksperimentalnom dizajnu, sve statističke analize su provedene na osnovu broja pozicija u nizu elektroda (posljednji red u Tabeli 1), ali svi efekti opisani u nastavku su također zasnovani na broju pozicija u svakoj grupi. Ukupan broj prikupljenih višejediničnih snimaka (treći red u Tabeli 1).
Slika 4a prikazuje optimalnu distribuciju frekvencija (BF, koja izaziva maksimalni odgovor na 75 dB SPL) kortikalnih neurona dobijenih kod simuliranih i eksponiranih životinja tretiranih LPS-om. Frekvencijski raspon BF u obje grupe proširen je od 1 kHz do 36 kHz. Statistička analiza pokazala je da su ove distribucije slične (hi-kvadrat, p = 0,278), što sugerira da se poređenja između dvije grupe mogu napraviti bez pristrasnosti uzorkovanja.
Efekti izloženosti LTE-u na kvantifikovane parametre kortikalnih odgovora kod životinja tretiranih LPS-om. (a) Distribucija BF-a u kortikalnim neuronima životinja tretiranih LPS-om izloženih LTE-u (crno) i kontrolno izloženih LTE-u (bijelo). Nema razlike između dvije distribucije. (bf) Efekat izloženosti LTE-u na parametre koji kvantificiraju spektralno vremensko receptivno polje (STRF). Jačina odgovora je značajno smanjena (*p < 0,05, nespareni t-test) i kod STRF-a (ukupna jačina odgovora) i kod optimalnih frekvencija (b,c). Trajanje odgovora, propusni opseg odgovora i konstanta propusnog opsega (df). I jačina i vremenska pouzdanost odgovora na vokalizacije su smanjene (g, h). Spontana aktivnost nije značajno smanjena (i). (*p < 0,05, nespareni t-test). (j,k) Efekti izloženosti LTE-u na kortikalne pragove. Srednji pragovi su bili značajno viši kod pacova izloženih LTE-u u poređenju sa kontrolno izloženim pacovima. Ovaj efekat je izraženiji na niskim i srednjim frekvencijama.
Slike 4b-f prikazuju distribuciju parametara izvedenih iz STRF-a za ove životinje (srednje vrijednosti označene crvenim linijama). Efekti izloženosti LTE-u na životinje tretirane LPS-om ukazuju na smanjenu neuronsku ekscitabilnost. Prvo, ukupni intenzitet odgovora i odgovori bili su značajno niži kod BF u poređenju sa životinjama tretiranim Sham-LPS-om (Slika 4b,c nespareni t-test, p = 0,0017; i p = 0,0445). Slično tome, odgovori na komunikacijske zvukove smanjili su se i u snazi ​​odgovora i u pouzdanosti između pokušaja (Slika 4g,h; nespareni t-test, p = 0,043). Spontana aktivnost je smanjena, ali ovaj efekat nije bio značajan (Slika 4i; p = 0,0745). Trajanje odgovora, propusni opseg podešavanja i latencija odgovora nisu bili pogođeni izloženošću LTE-u kod životinja tretiranih LPS-om (Slika 4d-f), što ukazuje da izloženost LTE-u kod životinja tretiranih LPS-om nije uticala na frekvencijsku selektivnost i preciznost početka odgovora.
Zatim smo procijenili da li su pragovi čistog tona korteksa promijenjeni izlaganjem LTE-u. Iz područja frekventnog odziva (FRA) dobijenog iz svakog snimka, odredili smo slušne pragove za svaku frekvenciju i usrednjavali te pragove za obje grupe životinja. Slika 4j prikazuje srednje (± sem) pragove od 1,1 do 36 kHz kod pacova tretiranih LPS-om. Poređenje slušnih pragova Sham i Exposed grupa pokazalo je značajno povećanje pragova kod izloženih životinja u poređenju sa Sham životinjama (Slika 4j), efekat koji je bio izraženiji na niskim i srednjim frekvencijama. Preciznije, na niskim frekvencijama (< 2,25 kHz), udio A1 neurona sa visokim pragom se povećao, dok se udio neurona sa niskim i srednjim pragom smanjio (hi-kvadrat = 43,85; p < 0,0001; Slika 4k, lijeva slika). Isti efekat je uočen na srednjoj frekvenciji (2,25 < Freq(kHz) < 11): veći udio kortikalnih snimaka sa srednjim pragovima i manji udio neurona sa niskim pragovima u poređenju sa neeksponiranom grupom (Hi-kvadrat = 71,17; p < 0,001; Slika 4k, srednji panel). Također je postojala značajna razlika u pragu za visokofrekventne neurone (≥ 11 kHz, p = 0,0059); udio neurona sa niskim pragom se smanjio, a udio neurona sa srednje visokim pragom se povećao (Hi-kvadrat = 10,853; p = 0,04 Slika 4k, desni panel).
Slika 5a prikazuje optimalnu distribuciju frekvencija (BF, koja izaziva maksimalni odgovor na 75 dB SPL) kortikalnih neurona dobijenih kod zdravih životinja za kontrolnu i eksponiranu grupu. Statistička analiza je pokazala da su dvije distribucije slične (hi-kvadrat, p = 0,157), što ukazuje na to da se poređenja između dvije grupe mogu napraviti bez pristrasnosti uzorkovanja.
Efekti izloženosti LTE-u na kvantifikovane parametre kortikalnih odgovora kod zdravih životinja.(a) Distribucija BF-a u kortikalnim neuronima zdravih životinja izloženih LTE-u (tamnoplava) i lažno izloženih LTE-u (svijetloplava). Nema razlike između dvije distribucije.(bf) Efekat izloženosti LTE-u na parametre koji kvantificiraju spektralno vremensko receptivno polje (STRF). Nije bilo značajne promjene u intenzitetu odgovora u STRF-u i optimalnim frekvencijama (b,c). Postoji blago povećanje trajanja odgovora (d), ali nije bilo promjene u propusnom opsegu odgovora i propusnom opsegu (e, f). Ni snaga ni vremenska pouzdanost odgovora na vokalizacije se nisu promijenile (g, h). Nije bilo značajne promjene u spontanoj aktivnosti (i).(*p < 0,05 neparni t-test).(j,k) Efekti izloženosti LTE-u na kortikalne pragove. U prosjeku, pragovi se nisu značajno promijenili kod pacova izloženih LTE-u u poređenju sa pacovima izloženim lažno, ali su viši frekventni pragovi bili nešto niži kod izloženih životinja.
Slike 5b-f prikazuju dijagrame okvira koji predstavljaju distribuciju i srednju vrijednost (crvena linija) parametara izvedenih iz dva seta STRF-ova. Kod zdravih životinja, sama izloženost LTE-u imala je mali utjecaj na srednju vrijednost STRF parametara. U poređenju sa Sham grupom (svijetloplavi okviri naspram tamnoplavih za izloženu grupu), izloženost LTE-u nije promijenila ni ukupni intenzitet odgovora ni odgovor BF-a (Slika 5b,c; neparni t-test, p = 0,2176 i p = 0,8696 respektivno). Također nije bilo utjecaja na spektralnu širinu pojasa i latenciju (p = 0,6764 i p = 0,7129, respektivno), ali je došlo do značajnog povećanja trajanja odgovora (p = 0,047). Također nije bilo utjecaja na snagu vokalizacijskih odgovora (Slika 5g, p = 0,4375), pouzdanost ovih odgovora između ispitivanja (Slika 5h, p = 0,3412) i spontanu aktivnost (Slika 5).5i; p = 0,3256).
Slika 5j prikazuje srednje (± sem) pragove od 1,1 do 36 kHz kod zdravih pacova. Nije pokazala značajnu razliku između kontrolnih i eksponiranih pacova, osim nešto nižeg praga kod eksponiranih životinja na visokim frekvencijama (11–36 kHz) (nespareni t-test, p = 0,0083). Ovaj efekat odražava činjenicu da je kod eksponiranih životinja, u ovom frekventnom rasponu (hi-kvadrat = 18,312, p = 0,001; Slika 5k), bilo nešto više neurona sa niskim i srednjim pragovima (dok je kod visokih pragova bilo manje neurona).
Zaključno, kada su zdrave životinje bile izložene LTE-u, nije bilo utjecaja na snagu odgovora na čiste tonove i složene zvukove poput vokalizacija. Nadalje, kod zdravih životinja, kortikalni slušni pragovi bili su slični između izloženih i kontrolnih životinja, dok je kod životinja tretiranih LPS-om izloženost LTE-u rezultirala značajnim povećanjem kortikalnih pragova, posebno u rasponu niskih i srednjih frekvencija.
Naša studija je pokazala da je kod odraslih mužjaka pacova koji su doživjeli akutnu neuroinflamaciju, izloženost LTE-1800 MHz sa lokalnim SARACx od 0,5 W/kg (vidi Metode) rezultirala značajnim smanjenjem intenziteta zvukom izazvanih odgovora u primarnim snimcima komunikacije. Ove promjene u neuronskoj aktivnosti dogodile su se bez ikakve vidljive promjene u obimu prostorne domene koju pokrivaju mikroglijalni procesi. Ovaj učinak LTE-a na intenzitet kortikalno izazvanih odgovora nije uočen kod zdravih pacova. Uzimajući u obzir sličnost u optimalnoj raspodjeli frekvencija između jedinica snimanja kod životinja izloženih LTE-u i lažno izloženih životinja, razlike u neuronskoj reaktivnosti mogu se pripisati biološkim efektima LTE signala, a ne pristranosti uzorkovanja (slika 4a). Nadalje, odsustvo promjena u latenciji odgovora i spektralnom podešavanju propusnog opsega kod pacova izloženih LTE-u sugerira da su, najvjerovatnije, ovi snimci uzorkovani iz istih kortikalnih slojeva, koji se nalaze u primarnim ACx, a ne u sekundarnim regijama.
Koliko znamo, učinak LTE signalizacije na neuronske odgovore nije prethodno zabilježen. Međutim, prethodne studije su dokumentirale sposobnost GSM-1800 MHz ili kontinuiranog vala (CW) od 1800 MHz da promijeni neuronsku ekscitabilnost, iako sa značajnim razlikama ovisno o eksperimentalnom pristupu. Ubrzo nakon izlaganja CW od 1800 MHz pri SAR nivou od 8,2 W/kg, snimci iz ganglija puža pokazali su smanjene pragove za pokretanje akcionih potencijala i neuronske modulacije. S druge strane, aktivnost šiljaka i eksplozija u primarnim neuronskim kulturama izvedenim iz mozga pacova smanjena je izlaganjem GSM-1800 MHz ili CW od 1800 MHz tokom 15 minuta pri SAR-u od 4,6 W/kg. Ova inhibicija je bila samo djelimično reverzibilna unutar 30 minuta izlaganja. Potpuno utišavanje neurona postignuto je pri SAR-u od 9,2 W/kg. Analiza doze i odgovora pokazala je da je GSM-1800 MHz bio učinkovitiji od CW od 1800 MHz u suzbijanju aktivnosti eksplozija, što sugerira da neuroni... odgovori zavise od modulacije RF signala.
U našem okruženju, kortikalno izazvani odgovori su prikupljeni in vivo 3 do 6 sati nakon završetka 2-satne izloženosti samo glavi. U prethodnoj studiji, istraživali smo učinak GSM-1800 MHz pri SARACx od 1,55 W/kg i nismo pronašli značajan učinak na kortikalne odgovore izazvane zvukom kod zdravih pacova. Ovdje je jedini značajan učinak izazvan kod zdravih pacova izlaganjem LTE-1800 pri 0,5 W/kg SARACx bilo blago povećanje trajanja odgovora nakon prezentacije čistih tonova. Ovaj učinak je teško objasniti jer nije praćen povećanjem intenziteta odgovora, što sugerira da se ovo duže trajanje odgovora javlja s istim ukupnim brojem akcijskih potencijala koje aktiviraju kortikalni neuroni. Jedno objašnjenje bi moglo biti da izloženost LTE može smanjiti aktivnost nekih inhibitornih interneurona, jer je dokumentirano da u primarnom ACx feedforward inhibicija kontrolira trajanje odgovora piramidalnih ćelija izazvanih ekscitacijskim talamičkim ulazom33,34, 35, 36, 37.
Nasuprot tome, kod pacova podvrgnutih neuroinflamaciji izazvanoj LPS-om, izloženost LTE-u nije imala utjecaja na trajanje neuronskog aktiviranja izazvanog zvukom, ali su uočeni značajni efekti na jačinu izazvanih odgovora. U stvari, u poređenju sa neuronskim odgovorima zabilježenim kod pacova koji su bili izloženi lažnoj izloženosti LPS-u, neuroni kod pacova tretiranih LPS-om i izloženih LTE-u pokazali su smanjenje intenziteta svojih odgovora, efekat koji je uočen i pri predstavljanju čistih tonova i prirodnih vokalizacija. Smanjenje intenziteta odgovora na čiste tonove dogodilo se bez sužavanja spektralne širine pojasa podešavanja od 75 dB, a budući da se dogodilo pri svim intenzitetima zvuka, rezultiralo je povećanjem akustičnih pragova kortikalnih neurona na niskim i srednjim frekvencijama.
Smanjenje jačine evociranog odgovora ukazivalo je na to da je učinak LTE signalizacije pri SARACx od 0,5 W/kg kod životinja tretiranih LPS-om bio sličan onome kod GSM-1800 MHz primijenjenog pri tri puta većem SARACx (1,55 W/kg)28. Što se tiče GSM signalizacije, izlaganje glave LTE-1800 MHz može smanjiti neuronsku ekscitabilnost kod ACx neurona pacova podvrgnutih neuroinflamaciji izazvanoj LPS-om. U skladu s ovom hipotezom, također smo primijetili trend prema smanjenoj pouzdanosti ispitivanja neuronskih odgovora na vokalizaciju (slika 4h) i smanjenoj spontanoj aktivnosti (slika 4i). Međutim, bilo je teško utvrditi in vivo da li LTE signalizacija smanjuje neuronsku intrinzičnu ekscitabilnost ili smanjuje sinaptički unos, čime se kontroliraju neuronski odgovori u ACx.
Prvo, ovi slabiji odgovori mogu biti posljedica intrinzično smanjene ekscitabilnosti kortikalnih ćelija nakon izlaganja LTE 1800 MHz. Podržavajući ovu ideju, GSM-1800 MHz i 1800 MHz-CW smanjili su aktivnost naleta kada su direktno primijenjeni na primarne kulture kortikalnih neurona pacova sa nivoima SAR-a od 3,2 W/kg i 4,6 W/kg, respektivno, ali je bio potreban granični nivo SAR-a da bi se značajno smanjila aktivnost naleta. Zalažući se za smanjenu intrinzičnu ekscitabilnost, također smo primijetili niže stope spontanog paljenja kod izloženih životinja nego kod lažno izloženih životinja.
Drugo, izloženost LTE-u može također utjecati na sinaptički prijenos iz talamo-kortikalnih ili kortikalno-kortikalnih sinapsi. Brojni zapisi sada pokazuju da, u slušnom korteksu, širina spektralnog podešavanja nije isključivo određena aferentnim talamičkim projekcijama, već da intrakortikalne veze daju dodatni spektralni ulaz kortikalnim mjestima39,40. U našim eksperimentima, činjenica da je kortikalni STRF pokazao slične propusne opsege kod izloženih i lažno izloženih životinja indirektno je sugerirala da efekti izloženosti LTE-u nisu bili efekti na kortikalno-kortikalnu povezanost. Ovo također sugerira da veća povezanost u drugim kortikalnim regijama izloženim SAR-u nego što je izmjereno u ACx (slika 2) možda nije odgovorna za promijenjene odgovore o kojima se ovdje izvještava.
Ovdje je veći udio kortikalnih snimaka izloženih LPS-u pokazao visoke pragove u poređenju sa životinjama koje su bile lažno izložene LPS-u. S obzirom na to da je predloženo da je kortikalni akustični prag prvenstveno kontroliran snagom talamo-kortikalne sinapse39,40, može se posumnjati da je talamo-kortikalna transmisija djelimično smanjena izloženošću, bilo na presinaptičkom (smanjeno oslobađanje glutamata) ili postsinaptičkom nivou (smanjeni broj ili afinitet receptora).
Slično efektima GSM-1800 MHz, promijenjeni neuronski odgovori izazvani LTE-om javili su se u kontekstu neuroinflamacije izazvane LPS-om, koju karakteriziraju mikroglijalni odgovori. Trenutni dokazi ukazuju na to da mikroglija snažno utiče na aktivnost neuronskih mreža u normalnim i patološkim mozgovima41,42,43. Njihova sposobnost modulacije neurotransmisije zavisi ne samo od proizvodnje spojeva koje proizvode, a koji mogu ili mogu ograničiti neurotransmisiju, već i od visoke pokretljivosti njihovih ćelijskih procesa. U moždanoj kori, i povećana i smanjena aktivnost neuronskih mreža pokreću brzo širenje prostorne domene mikroglije zbog rasta mikroglijalnih procesa44,45. Konkretno, mikroglijalne izbočine se regrutuju u blizini aktiviranih talamokortikalnih sinapsi i mogu inhibirati aktivnost ekscitatornih sinapsi putem mehanizama koji uključuju lokalnu proizvodnju adenozina posredovanu mikroglijom.
Kod pacova tretiranih LPS-om podvrgnutih GSM-u od 1800 MHz sa SARACx-om od 1,55 W/kg, došlo je do smanjene aktivnosti ACx neurona sa rastom mikroglijalnih procesa označenih značajnim Iba1-obojenim područjima u povećanju ACx28. Ovo zapažanje sugerira da remodeliranje mikroglije izazvano izlaganjem GSM-u može aktivno doprinijeti smanjenju neuronskih odgovora izazvanih zvukom izazvanih GSM-om. Naša trenutna studija osporava ovu hipotezu u kontekstu izlaganja glave LTE-u sa SARACx-om ograničenim na 0,5 W/kg, jer nismo pronašli povećanje prostorne domene pokrivene mikroglijalnim procesima. Međutim, ovo ne isključuje bilo kakav učinak LTE signalizacije na mikrogliju aktiviranu LPS-om, što zauzvrat može utjecati na neuronsku aktivnost. Potrebna su daljnja istraživanja kako bi se odgovorilo na ovo pitanje i utvrdili mehanizmi kojima akutna neuroinflamacija mijenja neuronske odgovore na LTE signalizaciju.
Koliko znamo, učinak LTE signala na slušnu obradu nije ranije proučavan. Naše prethodne studije 26,28 i trenutna studija pokazale su da je u uvjetima akutne upale, izlaganje samo glave GSM-1800 MHz ili LTE-1800 MHz rezultiralo funkcionalnim promjenama u neuronskim odgovorima u ACx, što pokazuje povećanje praga sluha. Iz najmanje dva glavna razloga, kohlearna funkcija ne bi trebala biti pogođena našim izlaganjem LTE-u. Prvo, kao što je prikazano u dozimetrijskoj studiji prikazanoj na Slici 2, najviši nivoi SAR-a (blizu 1 W/kg) nalaze se u dorzomedijalnom korteksu (ispod antene) i znatno se smanjuju kako se osoba kreće lateralnije i lateralnije. Ventralni dio glave. Može se procijeniti na oko 0,1 W/kg na nivou ušne školjke pacova (ispod ušnog kanala). Drugo, kada su uši zamorca bile izložene 2 mjeseca GSM-u 900 MHz (5 dana u sedmici, 1 sat dnevno, SAR između 1 i 4 W/kg), bilo je... Nije bilo uočljivih promjena u veličini otoakustičkih pragova za emisiju i slušne odgovore moždanog debla 47, produkta izobličenja. Nadalje, ponovljeno izlaganje glave GSM 900 ili 1800 MHz pri lokalnom SAR-u od 2 W/kg nije utjecalo na funkciju vanjskih dlačnih ćelija kohlee kod zdravih pacova 48,49. Ovi rezultati odražavaju podatke dobivene kod ljudi, gdje su istraživanja pokazala da izloženost EMF-u iz GSM mobilnih telefona u trajanju od 10 do 30 minuta nema konzistentan učinak na slušnu obradu procijenjenu na nivou kohlee 50,51,52 ili moždanog debla 53,54.
U našoj studiji, promjene neuronske aktivnosti izazvane LTE-om uočene su in vivo 3 do 6 sati nakon završetka izlaganja. U prethodnoj studiji na dorzomedijalnom dijelu korteksa, nekoliko efekata izazvanih GSM-1800 MHz uočenih 24 sata nakon izlaganja više nije bilo moguće otkriti 72 sata nakon izlaganja. To je slučaj sa širenjem mikroglijalnih procesa, smanjenjem ekspresije IL-1ß gena i posttranslacijskom modifikacijom AMPA receptora. Uzimajući u obzir da slušni korteks ima nižu SAR vrijednost (0,5 W/kg) od dorzomedijalne regije (2,94 W/kg26), promjene u neuronskoj aktivnosti o kojima se ovdje izvještava čine se prolaznima.
Naši podaci trebaju uzeti u obzir kvalificirana SAR ograničenja i procjene stvarnih SAR vrijednosti postignutih u moždanoj kori korisnika mobilnih telefona. Trenutni standardi koji se koriste za zaštitu javnosti postavljaju SAR ograničenje na 2 W/kg za lokalizirano izlaganje glave ili trupa radiofrekvencijama u RF rasponu od 100 kHz i 6 GHz.
Simulacije doza su provedene korištenjem različitih modela ljudske glave kako bi se odredila apsorpcija RF snage u različitim tkivima glave tokom opće komunikacije glavom ili mobilnim telefonom. Pored raznolikosti modela ljudske glave, ove simulacije ističu značajne razlike ili nesigurnosti u procjeni energije koju apsorbira mozak na osnovu anatomskih ili histoloških parametara kao što su vanjski ili unutrašnji oblik lobanje, debljina ili sadržaj vode. Različita tkiva glave uveliko variraju u zavisnosti od dobi, spola ili pojedinca 56,57,58. Nadalje, karakteristike mobilnog telefona, kao što su unutrašnja lokacija antene i položaj mobilnog telefona u odnosu na glavu korisnika, snažno utječu na nivo i distribuciju SAR vrijednosti u moždanoj kori 59,60. Međutim, uzimajući u obzir prijavljene SAR distribucije u ljudskoj moždanoj kori, koje su utvrđene na osnovu modela mobilnih telefona koji emituju radio frekvencije u rasponu od 1800 MHz 58, 59, 60, čini se da su nivoi SAR-a postignuti u ljudskom slušnom korteksu još uvijek nedovoljno primijenjeni u odnosu na polovinu ljudske moždane kore. Naša studija (SARACx 0,5 W/kg). Stoga, naši podaci ne dovode u pitanje trenutna ograničenja SAR vrijednosti koja se primjenjuju na javnost.
Zaključno, naša studija pokazuje da jednokratno izlaganje glave LTE-1800 MHz ometa neuronske odgovore kortikalnih neurona na senzorne podražaje. U skladu s prethodnim karakterizacijama učinaka GSM signalizacije, naši rezultati sugeriraju da se učinci LTE signalizacije na neuronsku aktivnost razlikuju ovisno o zdravstvenom stanju. Akutna neuroinflamacija senzibilizira neurone na LTE-1800 MHz, što rezultira izmijenjenom kortikalnom obradom slušnih podražaja.
Podaci su prikupljeni u dobi od 55 dana iz moždane kore 31 odraslog mužjaka Wistar pacova dobijenih u laboratoriji Janvier. Pacovi su smješteni u objektu s kontroliranom vlažnošću (50-55%) i temperaturom (22-24 °C) s ciklusom svjetlosti/tame od 12 h/12 ​​​​h (svjetlo se pali u 7:30 ujutro) uz slobodan pristup hrani i vodi. Svi eksperimenti su provedeni u skladu sa smjernicama koje je utvrdila Direktiva Vijeća Evropskih zajednica (Direktiva Vijeća 2010/63/EU), a koje su slične onima opisanim u Smjernicama Društva za neuroznanost za korištenje životinja u neuroznanstvenim istraživanjima. Ovaj protokol odobrio je Etički komitet Paris-Sud and Center (CEEA br. 59, Projekt 2014-25, Nacionalni protokol 03729.02) koristeći procedure koje je ovaj komitet validirao 32-2011 i 34-2012.
Životinje su naviknute na komore za kolonije najmanje 1 sedmicu prije tretmana LPS-om i izlaganja (ili lažnog izlaganja) LTE-EMF-u.
Dvadeset dva pacova su intraperitonealno (ip) ubrizgana sa E. coli LPS (250 µg/kg, serotip 0127:B8, SIGMA) razrijeđen sterilnom izotoničnom otopinom bez endotoksina 24 sata prije LTE ili lažne izloženosti (n po grupi). = 11). Kod mužjaka pacova Wistar starosti 2 mjeseca, ovaj tretman LPS-om proizvodi neuroinflamatorni odgovor koji je obilježen u moždanoj kori s nekoliko proinflamatornih gena (faktor tumorske nekroze-alfa, interleukin 1ß, CCL2, NOX2, NOS2) koji su bili pojačano regulirani 24 sata nakon injekcije LPS-a, uključujući 4- i 12-struko povećanje nivoa transkripata koji kodiraju enzim NOX2 i interleukin 1ß. U ovom 24-satnom vremenskom trenutku, kortikalna mikroglija je pokazala tipičnu "gustu" ćelijsku morfologiju koja se očekuje od LPS-om izazvane proinflamatorne aktivacije ćelija (Slika 1), što je u suprotnosti s LPS-om izazvanom aktivacijom od strane drugih. Ćelijska proinflamatorna aktivacija odgovara 24, 61.
Izlaganje samo glave LTE EMF-u provedeno je korištenjem eksperimentalne postavke koja je prethodno korištena za procjenu učinka GSM EMF-a26. Izlaganje LTE-u provedeno je 24 sata nakon injekcije LPS-a (11 životinja) ili bez tretmana LPS-om (5 životinja). Životinje su lagano anestezirane ketaminom/ksilazinom (ketamin 80 mg/kg, ip; ksilazin 10 mg/kg, ip) prije izlaganja kako bi se spriječilo kretanje i kako bi se osiguralo da je glava životinje u kružnoj anteni koja emituje LTE signal. Reproducibilna lokacija ispod. Polovina pacova iz istog kaveza služila je kao kontrola (11 lažno izloženih životinja, od 22 pacova prethodno tretirana LPS-om): smješteni su ispod kružne antene, a energija LTE signala postavljena je na nulu. Težine izloženih i lažno izloženih životinja bile su slične (p = 0,558, neparni t-test, ns). Sve anestezirane životinje su smještene na grijaću podlogu bez metala kako bi se održala njihova tjelesna temperatura oko 37°C tokom cijelog perioda. eksperiment. Kao i u prethodnim eksperimentima, vrijeme ekspozicije je postavljeno na 2 sata. Nakon ekspozicije, životinja je stavljena na drugu grijaću podlogu u operacionoj sali. Isti postupak ekspozicije primijenjen je na 10 zdravih pacova (netretiranih LPS-om), od kojih je polovina lažno eksponirana iz istog kaveza (p = 0,694).
Sistem ekspozicije bio je sličan sistemima 25, 62 opisanim u prethodnim studijama, s tim da je generator radio frekvencije zamijenjen generiranjem LTE umjesto GSM elektromagnetskih polja. Ukratko, RF generator (SMBV100A, 3,2 GHz, Rohde & Schwarz, Njemačka) koji emituje LTE - 1800 MHz elektromagnetsko polje bio je povezan sa pojačalom snage (ZHL-4W-422+, Mini-Circuits, SAD), cirkulatorom (D3 1719-N, Sodhy, Francuska), dvosmjernim spojnikom (CD D 1824-2, −30 dB, Sodhy, Francuska) i četverosmjernim razdjelnikom snage (DC D 0922-4N, Sodhy, Francuska), omogućavajući istovremeno izlaganje četiri životinje. Mjerač snage (N1921A, Agilent, SAD) povezan sa dvosmjernim spojnikom omogućio je kontinuirano mjerenje i praćenje upadne i reflektirane snage unutar uređaja. Svaki izlaz bio je povezan sa kružnom antenom (Sama-Sistemi srl; Roma), što omogućava djelomično izlaganje glave životinje. Petljasta antena se sastoji od štampanog kola sa dvije metalne linije (dielektrična konstanta εr = 4,6) ugravirane na izolacijskoj epoksidnoj podlozi. Na jednom kraju, uređaj se sastoji od žice širine 1 mm koja formira prsten postavljen blizu glave životinje. Kao i u prethodnim studijama26,62, specifična brzina apsorpcije (SAR) određena je numerički korištenjem numeričkog modela pacova i metode konačnih razlika u vremenskom domenu (FDTD)63,64,65. Također su eksperimentalno određene na homogenom modelu pacova korištenjem Luxtron sondi za mjerenje porasta temperature. U ovom slučaju, SAR u W/kg se izračunava korištenjem formule: SAR = C ΔT/Δt, gdje je C toplotni kapacitet u J/(kg K), ΔT, u °K i Δt promjena temperature, vrijeme u sekundama. Numerički određene vrijednosti SAR-a upoređene su sa eksperimentalnim vrijednostima SAR-a dobijenim korištenjem homogenog modela, posebno u ekvivalentnim regijama mozga pacova. Razlika između numeričkih mjerenja SAR-a i eksperimentalno detektovanih vrijednosti SAR-a je manje od 30%.
Slika 2a prikazuje distribuciju SAR-a u mozgu pacova u modelu pacova, što se poklapa sa distribucijom u smislu tjelesne težine i veličine pacova korištenih u našoj studiji. Prosječni SAR mozga bio je 0,37 ± 0,23 W/kg (prosjek ± SD). Vrijednosti SAR-a su najviše u kortikalnom području odmah ispod kružne antene. Lokalni SAR u ACx (SARACx) bio je 0,50 ± 0,08 W/kg (prosjek ± SD) (slika 2b). Budući da su tjelesne težine izloženih pacova homogene, a razlike u debljini tkiva glave zanemarive, očekuje se da će stvarni SAR ACx ili drugih kortikalnih područja biti vrlo sličan između jedne izložene životinje i druge.
Na kraju ekspozicije, životinjama su davane dodatne doze ketamina (20 mg/kg, ip) i ksilazina (4 mg/kg, ip) sve dok se nisu uočili refleksni pokreti nakon štipanja zadnje šape. Lokalni anestetik (ksilokain 2%) je ubrizgan potkožno u kožu i temporalni mišić iznad lobanje, a životinje su stavljene na sistem grijanja bez metala. Nakon što je životinja stavljena u stereotaksični okvir, izvršena je kraniotomija preko lijevog temporalnog korteksa. Kao i u našoj prethodnoj studiji66, počevši od spoja parijetalne i temporalne kosti, otvor je bio širok 9 mm i visok 5 mm. Dura iznad ACx je pažljivo uklonjena pod binokularnom kontrolom bez oštećenja krvnih sudova. Na kraju postupka, izgrađena je baza od zubnog akrilnog cementa za atraumatsku fiksaciju glave životinje tokom snimanja. Stereotaksični okvir koji podupire životinju postavi se u komoru za akustičnu atenuaciju (IAC, model AC1).
Podaci su dobijeni iz višejediničnih snimaka u primarnom slušnom korteksu 20 pacova, uključujući 10 životinja prethodno tretiranih LPS-om. Ekstracelularni snimci su dobijeni iz niza od 16 volframovih elektroda (TDT, ø: 33 µm, < 1 MΩ) koji se sastoji od dva reda od 8 elektroda razmaknutih 1000 µm (350 µm između elektroda u istom redu). Srebrna žica (ø: 300 µm) za uzemljenje je umetnuta između temporalne kosti i kontralateralne dure. Procijenjena lokacija primarnog ACx je 4-7 mm posteriorno od bregme i 3 mm ventralno od supratemporalnog šava. Sirovi signal je pojačan 10.000 puta (TDT Medusa), a zatim obrađen višekanalnim sistemom za akviziciju podataka (RX5, TDT). Signali prikupljeni sa svake elektrode su filtrirani (610–10.000 Hz) kako bi se izdvojila višejedinična aktivnost (MUA). Nivoi okidača su pažljivo postavljeni za svaku elektrodu (od strane koautora koji nisu znali... izložena ili lažno izložena stanja) kako bi se odabrao najveći akcioni potencijal iz signala. Online i offline pregled talasnih oblika pokazao je da se ovdje prikupljena MUA sastoji od akcionih potencijala generisanih od strane 3 do 6 neurona u blizini elektroda. Na početku svakog eksperimenta, postavili smo položaj niza elektroda tako da dva reda od osam elektroda mogu uzorkovati neurone, od niskih do visokih frekventnih odgovora kada se izvode u rostralnoj orijentaciji.
Akustični stimulusi su generirani u Matlabu, preneseni na sistem za isporuku zvuka (TDT) baziran na RP2.1 i poslani na Fostex zvučnik (FE87E). Zvučnik je postavljen 2 cm od desnog uha pacova, na kojoj udaljenosti je zvučnik proizvodio ravan frekventni spektar (± 3 dB) između 140 Hz i 36 kHz. Kalibracija zvučnika je izvršena korištenjem šuma i čistih tonova snimljenih Bruel i Kjaer mikrofonom 4133 spojenim na pretpojačalo B&K 2169 i digitalni snimač Marantz PMD671. Spektralno vremensko receptivno polje (STRF) je određeno korištenjem 97 gama-tonskih frekvencija, koje pokrivaju 8 (0,14–36 kHz) oktava, predstavljenih nasumično pri 75 dB SPL na 4,15 Hz. Područje frekventnog odziva (FRA) je određeno korištenjem istog skupa tonova i predstavljeno nasumično pri 2 Hz od 75 do 5 dB SPL. Svaka frekvencija je predstavljena osam puta pri svakom intenzitetu.
Također su procijenjeni odgovori na prirodne podražaje. U prethodnim studijama smo primijetili da vokalizacije pacova rijetko izazivaju snažne odgovore u ACx, bez obzira na optimalnu neuronsku frekvenciju (BF), dok su ksenograft-specifični (npr. vokalizacije pjevica ili zamoraca) obično pokrivali cijelu mapu tonova. Stoga smo testirali kortikalne odgovore na vokalizacije kod zamoraca (zvižduk korišten u 36 bio je povezan s 1 sekundom podražaja, prikazanih 25 puta).

Također možemo prilagoditi pasivne RF komponente prema vašim zahtjevima. Možete ući na stranicu za prilagođavanje kako biste naveli specifikacije koje su vam potrebne.
https://www.keenlion.com/customization/

E-pošta:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com