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 mobilnom telefonijom dovela je do kontinuirane pojave bežičnih tehnologija (G), koje mogu imati različite utjecaje na biološke sustave. Kako bismo to testirali, izložili smo štakore izloženosti jedne glave 4G dugotrajnom evolucijskom (LTE)-1800 MHz elektromagnetskom polju (EMF) tijekom 2 sata. Zatim smo procijenili učinak akutne neuroinflamacije inducirane lipopolisaharidom na prostornu pokrivenost mikroglija i elektrofiziološku neuronsku aktivnost u primarnom slušnom korteksu (ACx). Prosječni SAR u ACx iznosi 0,5 W/kg. Snimke s više jedinica pokazuju da LTE-EMF pokreće smanjenje intenziteta odgovora na čiste tonove i prirodne vokalizacije, dok se akustički prag za niske i srednje frekvencije povećava. Imunohistokemija Iba1 nije pokazala promjene u području prekrivenom mikroglijalnim tijelima i nastavcima. Kod zdravih štakora, 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 promijenjenom obradom akustičkih podražaja u ACx.
Elektromagnetski okoliš čovječanstva dramatično se promijenio u posljednja tri desetljeća 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 raspravu o potencijalno opasnim učincima pulsirajućih elektromagnetskih polja (EMF) u radiofrekvencijskom (RF) rasponu, koja emitiraju MP ili bazne stanice i kodiraju komunikacije. Ovaj problem javnog zdravstva inspirirao je niz eksperimentalnih studija posvećenih istraživanju učinaka 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-a. Mnoge objavljene studije bave se učincima pulsirajuće moduliranih signala koji se koriste u globalnom sustavu mobilnih komunikacija (GSM) druge generacije (2G) ili širokopojasnom višestrukom pristupu s kodnom podjelom (WCDMA)/trećoj generaciji univerzalnih mobilnih telekomunikacijskih sustava (WCDMA/3G UMTS)2,3,4,5. Malo se zna o učincima radiofrekvencijskih signala koji se koriste u mobilnim uslugama četvrte generacije (4G), koje se oslanjaju na... potpuno digitalna tehnologija internetskog protokola nazvana Long Term Evolution (LTE) tehnologija. Pokrenuta 2011. godine, očekuje se da će LTE usluga mobilnih telefona dosegnuti 6,6 milijardi globalnih LTE pretplatnika u siječnju 2022. (GSMA: //gsacom.com). U usporedbi s GSM (2G) i WCDMA (3G) sustavima temeljenim na shemama modulacije s jednim nosiocem, LTE koristi ortogonalno frekvencijsko multipleksiranje (OFDM) kao osnovni format signala. Širom svijeta, LTE mobilne usluge koriste niz različitih frekvencijskih pojaseva između 450 i 3700 MHz, uključujući pojaseve od 900 i 1800 MHz koji se također koriste u GSM-u.
Sposobnost izloženosti RF-u da utječe na biološke procese uvelike je određena specifičnom stopom apsorpcije (SAR) izraženom u W/kg, koja mjeri energiju apsorbiranu u biološkom tkivu. Učinci akutne 30-minutne izloženosti glave LTE signalima od 2,573 GHz na aktivnost globalne neuronske mreže nedavno su istraženi na zdravim ljudskim dobrovoljcima. Korištenjem fMRI u stanju mirovanja, uočeno je da izloženost LTE-u može izazvati spontane spore fluktuacije frekvencija i promjene u intra- ili interregionalnoj povezanosti, dok su prostorne vršne razine SAR-a, prosječne na 10 g tkiva, procijenjene na kretanje između 0,42 i 1,52 W/kg, prema temama 7, 8, 9. EEG analiza pod sličnim uvjetima izloženosti (trajanje od 30 minuta, procijenjena vršna razina 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 temeljene na EEG analizi otkrile su da 20 ili 30 minuta izloženosti glave LTE-u, s maksimalnim lokalnim razinama SAR-a postavljenim na oko 2 W/kg, nije imalo detektibilne učinak11 ili je rezultirao smanjenjem spektralne snage u alfa pojasu, dok se kognitivne funkcije nisu promijenile Stroopovim testom 12. Značajne razlike pronađene su i u rezultatima EEG-a ili kognitivnih studija koje su se posebno bavile učincima izloženosti GSM ili UMTS EMF-u. Smatra se da proizlaze iz varijacija u dizajnu metode i eksperimentalnim parametrima, uključujući vrstu i modulaciju signala, intenzitet i trajanje izloženosti ili iz 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 utječe na funkciju mozga. Nedavno je objavljeno da je sustavna izloženost miševa u razvoju od kasne embrionalne faze do odbijanja od sisanja (30 min/dan, 5 dana/tjedno, s 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 sustavna izloženost (2 ha dnevno tijekom 6 tjedana) kod odraslih štakora izaziva oksidativni stres i smanjuje amplitudu vizualnih evociranih potencijala dobivenih iz optičkog živca, s maksimalnim SAR-om procijenjenim na samo 10 mW/kg 15.
Osim analize na više skala, uključujući staničnu i molekularnu razinu, modeli glodavaca mogu se koristiti za proučavanje učinaka izloženosti RF-u tijekom bolesti, kao što je prethodno bilo usmjereno na GSM ili WCDMA/3G UMTS EMF u kontekstu akutne neuroinflamacije. Studije su pokazale učinke napadaja, neurodegenerativnih bolesti ili glioma 16,17,18,19,20.
Glodavci kojima je ubrizgan lipopolisaharid (LPS) klasičan su predklinički model akutnih neuroinflamatornih odgovora povezanih s benignim zaraznim bolestima uzrokovanim virusima ili bakterijama koje svake godine pogađaju većinu populacije. Ovo upalno stanje dovodi do reverzibilne bolesti i depresivnog bihevioralnog sindroma karakteriziranog vrućicom, gubitkom apetita i smanjenom socijalnom interakcijom. Rezidentni fagociti središnjeg živčanog sustava, poput mikroglije, ključne su efektorske stanice ovog neuroinflamatornog odgovora. Liječenje glodavaca LPS-om pokreće aktivaciju mikroglije karakteriziranu preoblikovanjem njihovog oblika i staničnih procesa te dubokim promjenama u profilu transkriptoma, uključujući pojačanu regulaciju gena koji kodiraju proinflamatorne citokine ili enzime, koji utječu na neuronske mreže. Aktivnosti 22, 23, 24.
Proučavajući učinke jednokratne dvosatne izloženosti glave GSM-1800 MHz EMF-u kod štakora tretiranih LPS-om, otkrili smo da GSM signalizacija pokreće stanične odgovore u moždanoj kori, utječući na ekspresiju gena, fosforilaciju glutamatnih receptora, neuronsko Meta-evocirano paljenje i morfologiju mikroglije u moždanoj kori. Ovi učinci nisu otkriveni kod zdravih štakora koji su primili istu izloženost GSM-u, što sugerira da LPS-om izazvano neuroinflamatorno stanje senzibilizira stanice CNS-a na GSM signalizaciju. Fokusirajući se na slušni korteks (ACx) štakora tretiranih LPS-om, gdje je lokalni SAR u prosjeku iznosio 1,55 W/kg, primijetili smo da izloženost GSM-u rezultira povećanjem duljine ili grananja mikroglijalnih nastavaka i smanjenjem neuronskih odgovora izazvanih čistim tonovima i. Prirodna stimulacija 28.
U trenutnoj studiji cilj nam je bio ispitati može li izloženost samo glave LTE-1800 MHz signalima također promijeniti mikroglijalnu morfologiju i neuronsku aktivnost u ACx-u, smanjujući snagu izloženosti 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-u štakora tretiranih LPS-om s vrijednošću SAR-a od 0,5 W/kg.
S obzirom na prethodne dokaze da izloženost GSM-1800 MHz mijenja morfologiju mikroglije u proupalnim uvjetima, istražili smo taj učinak nakon izloženosti LTE signalizaciji.
Odraslim štakorima je ubrizgan LPS 24 sata prije lažne izloženosti samo na glavi ili izloženosti LTE-1800 MHz. Nakon izloženosti, u moždanoj kori uspostavljeni su neuroinflamatorni odgovori izazvani LPS-om, što je pokazano pojačanom regulacijom proinflamatornih gena i promjenama u morfologiji kortikalnih mikroglija (Slika 1). Snaga izložena LTE glavi postavljena je kako bi se postigla prosječna razina SAR-a od 0,5 W/kg u ACx (Slika 2). Kako bismo utvrdili reagiraju li mikroglije aktivirane LPS-om na LTE EMF, analizirali smo kortikalne presjeke obojene anti-Iba1 koji je selektivno označio te stanice. Kao što je prikazano na Slici 3a, u ACx presjecima fiksiranim 3 do 4 sata nakon lažne ili LTE izloženosti, mikroglija je izgledala izrazito slično, pokazujući "gustu" staničnu morfologiju izazvanu proinflamatornim tretmanom LPS-om (Slika 1). U skladu s odsutnošću 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 usporedbi izloženosti staničnim tijelima obojenim Iba 1 kod LTE štakora u odnosu na životinje izložene lažnoj izloženosti (slika 3b-d).
Učinci ip injekcije LPS-a na morfologiju kortikalnih mikroglija. Reprezentativni prikaz mikroglija u koronalnom presjeku moždane kore (dorzomedijalna regija) 24 sata nakon intraperitonealne injekcije LPS-a ili vehikla (kontrola). Stanice su obojene anti-Iba1 antitijelom kao što je prethodno opisano. Proupalni tretman LPS-om rezultirao je promjenama u morfologiji mikroglija, uključujući proksimalno zadebljanje i povećanje kratkih sekundarnih grana staničnih nastavaka, što je rezultiralo "gustim" izgledom. Mjerilo: 20 µm.
Dozimetrijska analiza specifične brzine apsorpcije (SAR) u mozgu štakora tijekom izloženosti LTE-u od 1800 MHz. Prethodno opisani heterogeni model fantomskog štakora i kružne antene62 korišten je za procjenu lokalnog SAR-a u mozgu, s kubnom mrežom od 0,5 mm3. (a) Globalni prikaz modela štakora 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. Ljestvica SAR vrijednosti u bojama primjenjuje se na sve numeričke simulacije prikazane na slici.
Mikroglija ubrizgana LPS-om u slušni korteks štakora nakon izlaganja LTE ili Sham.(a) Reprezentativni složeni prikaz mikroglije obojene anti-Iba1 antitijelom u koronalnim presjecima LPS-perfuziranog slušnog korteksa štakora 3 do 4 sata nakon izlaganja Sham ili LTE (izlaganje). Mjerilo: 20 µm.(bd) Morfometrijska procjena mikroglije 3 do 4 sata nakon sham (otvorene točke) ili izlaganja LTE (izloženo, crne točke).(b, c) Prostorna pokrivenost (b) mikroglija markera Iba1 i područja Iba1-pozitivnih staničnih tijela (c). Podaci predstavljaju područje obojenja anti-Iba1 normalizirano na srednju vrijednost od životinja izloženih Sham-u.(d) Broj mikroglijalnih staničnih 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. Srednja vrijednost je označena crvenom bojom u okviru.
Tablica 1 sažima broj životinja i višejedinične snimke dobivene u primarnom slušnom korteksu četiriju skupina štakora (Sham, Exposed, Sham-LPS, Exposed-LPS). U rezultatima u nastavku uključujemo sve snimke koje pokazuju značajno spektralno vremensko receptivno polje (STRF), tj. tonom izazvane odgovore najmanje 6 standardnih devijacija veće od spontanih stopa paljenja (vidi Tablicu 1). Primjenjujući ovaj kriterij, odabrali smo 266 zapisa za Sham skupinu, 273 zapisa za Exposed skupinu, 299 zapisa za Sham-LPS skupinu i 295 zapisa za Exposed-LPS skupinu.
U sljedećim odlomcima 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 odziva dobivenog za svaku skupinu. Uzimajući u obzir prisutnost "ugniježđenih podataka"30 u našem eksperimentalnom dizajnu, sve statističke analize provedene su na temelju broja položaja u nizu elektroda (zadnji redak u Tablici 1), ali svi učinci opisani u nastavku također su se temeljili na broju položaja u svakoj skupini. Ukupan broj prikupljenih višejediničnih snimaka (treći redak u Tablici 1).
Slika 4a prikazuje optimalnu raspodjelu frekvencija (BF, koja izaziva maksimalni odgovor pri 75 dB SPL) kortikalnih neurona dobivenih kod simuliranih i izloženih životinja tretiranih LPS-om. Frekvencijski raspon BF u obje skupine proširen je od 1 kHz do 36 kHz. Statistička analiza pokazala je da su te raspodjele slične (hi-kvadrat, p = 0,278), što sugerira da se usporedbe između dvije skupine mogu napraviti bez pristranosti uzorkovanja.
Učinci izloženosti LTE-u na kvantificirane parametre kortikalnih odgovora kod životinja tretiranih LPS-om.(a) Raspodjela BF-a u kortikalnim neuronima životinja tretiranih LPS-om izloženih LTE-u (crno) i lažno izloženih LTE-u (bijelo). Nema razlike između dvije distribucije.(bf) Učinak izloženosti LTE-u na parametre koji kvantificiraju spektralno vremensko receptivno polje (STRF). Jačina odgovora bila je značajno smanjena (*p < 0,05, nespareni t-test) i za STRF (ukupna jačina odgovora) i za optimalne frekvencije (b,c). Trajanje odgovora, propusnost odgovora i konstanta propusnosti (df). I jačina i vremenska pouzdanost odgovora na vokalizacije bile su smanjene (g, h). Spontana aktivnost nije bila značajno smanjena (i).(*p < 0,05, nespareni t-test).(j,k) Učinci izloženosti LTE-u na kortikalne pragove. Srednji pragovi bili su značajno viši kod štakora izloženih LTE-u u usporedbi sa štakorima izloženim lažno. Ovaj učinak je izraženiji u niskim i srednjim frekvencijama.
Slike 4b-f prikazuju distribuciju parametara izvedenih iz STRF-a za ove životinje (srednje vrijednosti označene crvenim linijama). Učinci izloženosti LTE-u na životinje tretirane LPS-om ukazivali su na smanjenu neuronsku ekscitabilnost. Prvo, ukupni intenzitet odgovora i odgovori bili su značajno niži u BF u usporedbi 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 pokusa (slika 4g,h; nespareni t-test, p = 0,043). Spontana aktivnost je smanjena, ali taj učinak nije bio značajan (slika 4i; p = 0,0745). Trajanje odgovora, propusnost 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 utjecala na frekvencijsku selektivnost i preciznost početka odgovora.
Zatim smo procijenili jesu li pragovi čistog tona korteksa promijenjeni izloženošću LTE-u. Iz područja frekvencijskog odziva (FRA) dobivenog iz svake snimke odredili smo slušne pragove za svaku frekvenciju i usrednjavali te pragove za obje skupine životinja. Slika 4j prikazuje srednje (± sem) pragove od 1,1 do 36 kHz kod štakora tretiranih LPS-om. Usporedba slušnih pragova skupina Sham i Exposed pokazala je značajno povećanje pragova kod izloženih životinja u usporedbi sa Sham životinjama (slika 4j), učinak koji je bio izraženiji na niskim i srednjim frekvencijama. Preciznije, na niskim frekvencijama (< 2,25 kHz), udio A1 neurona s visokim pragom se povećao, dok se udio neurona s niskim i srednjim pragom smanjio (hi-kvadrat = 43,85; p < 0,0001; slika 4k, lijeva slika). Isti učinak uočen je na srednjoj frekvenciji (2,25 < Freq(kHz) < 11): veći udio kortikalnih snimaka sa srednjim pragovima i manji udio neurona s niskim pragovima u usporedbi s neeksponiranom skupinom (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 s niskim pragom se smanjio, a udio neurona sa srednje visokim pragom povećao se (hi-kvadrat = 10,853; p = 0,04 slika 4k, desni panel).
Slika 5a prikazuje optimalnu distribuciju frekvencija (BF, koja izaziva maksimalni odgovor pri 75 dB SPL) kortikalnih neurona dobivenih kod zdravih životinja za simuliranu i izloženu skupinu. Statistička analiza pokazala je da su dvije distribucije slične (hi-kvadrat, p = 0,157), što sugerira da se usporedbe između dvije skupine mogu napraviti bez pristranosti uzorkovanja.
Učinci izloženosti LTE-u na kvantificirane parametre kortikalnih odgovora u zdravih životinja.(a) Raspodjela BF-a u kortikalnim neuronima zdravih životinja izloženih LTE-u (tamnoplava) i lažno izloženih LTE-u (svijetloplava). Nema razlike između dvije distribucije.(bf) Učinak izloženosti LTE-u na parametre koji kvantificiraju spektralno vremensko receptivno polje (STRF). Nije došlo do značajne promjene u intenzitetu odgovora u STRF-u i optimalnim frekvencijama (b,c). Postoji blago povećanje trajanja odgovora (d), ali nije došlo do promjene u propusnosti odgovora i propusnosti (e, f). Ni snaga ni vremenska pouzdanost odgovora na vokalizacije nisu se promijenile (g, h). Nije došlo do značajne promjene u spontanoj aktivnosti (i).(*p < 0,05 neparni t-test).(j,k) Učinci izloženosti LTE-u na kortikalne pragove. U prosjeku, pragovi se nisu značajno promijenili kod štakora izloženih LTE-u u usporedbi sa štakorima izloženim lažno, ali viši frekvencijski pragovi bili su 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 usporedbi sa Sham skupinom (svijetloplavi okviri naspram tamnoplavih za izloženu skupinu), 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). Također nije bilo utjecaja na spektralnu širinu pojasa i latenciju (p = 0,6764 i p = 0,7129), 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 pokusa (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 štakora. Nije pokazala značajnu razliku između kontrolnih i eksponiranih štakora, osim nešto nižeg praga kod eksponiranih životinja na visokim frekvencijama (11–36 kHz) (nespareni t-test, p = 0,0083). Ovaj učinak odražava činjenicu da je kod eksponiranih životinja, u ovom frekvencijskom rasponu (hi-kvadrat = 18,312, p = 0,001; slika 5k), bilo nešto više neurona s niskim i srednjim pragovima (dok je kod visokih pragova bilo manje neurona).
Zaključno, kada su zdrave životinje bile izložene LTE-u, nije bilo učinka 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 pokazala je da je kod odraslih mužjaka štakora koji su doživjeli akutnu neuroinflamaciju, izloženost LTE-1800 MHz s lokalnim SARACx od 0,5 W/kg (vidi Metode) rezultirala značajnim smanjenjem intenziteta zvukom izazvanih odgovora u primarnim snimkama komunikacije. Ove promjene u neuronskoj aktivnosti dogodile su se bez ikakve vidljive promjene u opsegu prostorne domene koju pokrivaju mikroglijalni procesi. Ovaj učinak LTE-a na intenzitet kortikalno izazvanih odgovora nije uočen kod zdravih štakora. S obzirom na 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 učincima LTE signala, a ne pristranosti uzorkovanja (slika 4a). Nadalje, odsutnost promjena u latenciji odgovora i spektralnoj propusnosti podešavanja kod štakora izloženih LTE-u sugerira da su, najvjerojatnije, ove snimke uzorkovane 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 1800 MHz kontinuiranog vala (CW) da promijeni neuronsku ekscitabilnost, iako sa značajnim razlikama ovisno o eksperimentalnom pristupu. Ubrzo nakon izlaganja 1800 MHz CW pri razini SAR-a od 8,2 W/kg, snimke iz ganglija puža pokazale su smanjene pragove za pokretanje akcijskih potencijala i neuronske modulacije. S druge strane, aktivnost šiljaka i eksplozije u primarnim neuronskim kulturama dobivenim iz mozga štakora smanjena je izlaganjem GSM-1800 MHz ili 1800 MHz CW tijekom 15 minuta pri SAR-u od 4,6 W/kg. Ova inhibicija bila je samo djelomično 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 1800 MHz CW u suzbijanju aktivnosti eksplozije, što sugerira da neuroni... odgovori ovise o modulaciji RF signala.
U našem okruženju, kortikalno evocirani odgovori prikupljeni su 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 štakora. Ovdje je jedini značajan učinak izazvan kod zdravih štakora izloženošću LTE-1800 pri 0,5 W/kg SARACx bio blagi porast trajanja odgovora nakon prezentacije čistih tonova. Ovaj učinak je teško objasniti jer ga ne prati povećanje intenziteta odgovora, što sugerira da se ovo dulje trajanje odgovora javlja s istim ukupnim brojem akcijskih potencijala koje aktiviraju kortikalni neuroni. Jedno objašnjenje moglo bi biti da izloženost LTE-u može smanjiti aktivnost nekih inhibitornih interneurona, budući da je dokumentirano da u primarnom ACx-u inhibicija unaprijed kontrolira trajanje odgovora piramidalnih stanica pokrenutih ekscitacijskim talamičkim ulazom33,34, 35, 36, 37.
Nasuprot tome, kod štakora podvrgnutih neuroinflamaciji izazvanoj LPS-om, izloženost LTE-u nije imala utjecaja na trajanje neuronalnog aktiviranja izazvanog zvukom, ali su uočeni značajni učinci na snagu izazvanih odgovora. Zapravo, u usporedbi s neuronskim odgovorima zabilježenim kod štakora izloženih LPS-u, neuroni kod štakora tretiranih LPS-om izloženih LTE-u pokazali su smanjenje intenziteta svojih odgovora, učinak uočen i pri predstavljanju čistih tonova i prirodnih vokalizacija. Smanjenje intenziteta odgovora na čiste tonove dogodilo se bez sužavanja spektralne propusnosti podešavanja od 75 dB, a budući da se dogodilo pri svim intenzitetima zvuka, rezultiralo je povećanjem akustičkih pragova kortikalnih neurona na niskim i srednjim frekvencijama.
Smanjenje jačine evociranog odgovora pokazalo je 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, izloženost glave LTE-1800 MHz može smanjiti neuronsku podražljivost u ACx neuronima štakora podvrgnutim LPS-om izazvanoj neuroupali. 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 smanjuje li LTE signalizacija intrinzičnu podražljivost neurona ili smanjuje sinaptički unos, čime se kontroliraju neuronski odgovori u ACx.
Prvo, ovi slabiji odgovori mogu biti posljedica intrinzično smanjene ekscitabilnosti kortikalnih stanica nakon izlaganja LTE 1800 MHz. Podupirući ovu ideju, GSM-1800 MHz i 1800 MHz-CW smanjili su aktivnost naleta kada su se izravno primjenjivali na primarne kulture kortikalnih neurona štakora s razinama SAR-a od 3,2 W/kg odnosno 4,6 W/kg, ali je bila potrebna granična razina SAR-a za značajno smanjenje aktivnosti 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 utjecati i 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 širine kod izloženih i lažno izloženih životinja neizravno je sugerirala da učinci izloženosti LTE-u nisu bili učinci na kortikalno-kortikalnu povezanost. To 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 usporedbi sa životinjama izloženim LPS-u. S obzirom na to da je predloženo da je kortikalni akustički prag prvenstveno kontroliran snagom talamo-kortikalne sinapse39,40, može se posumnjati da je talamo-kortikalna transmisija djelomično smanjena izloženošću, bilo na presinaptičkoj (smanjeno oslobađanje glutamata) ili postsinaptičkoj razini (smanjeni broj ili afinitet receptora).
Slično učincima GSM-1800 MHz, promijenjeni neuronski odgovori izazvani LTE-om pojavili su se u kontekstu neuroinflamacije izazvane LPS-om, karakterizirane mikroglijalnim odgovorima. Trenutni dokazi upućuju na to da mikroglija snažno utječe na aktivnost neuronskih mreža u normalnom i patološkom mozgu41,42,43. Njihova sposobnost modulacije neurotransmisije ovisi ne samo o proizvodnji spojeva koje proizvode, a koji mogu ili mogu ograničiti neurotransmisiju, već i o visokoj pokretljivosti njihovih staničnih procesa. U moždanoj kori, i povećana i smanjena aktivnost neuronskih mreža pokreće brzo širenje mikroglijalne prostorne domene zbog rasta mikroglijalnih procesa44,45. Konkretno, mikroglijalne izbočine regrutiraju se u blizini aktiviranih talamokortikalnih sinapsi i mogu inhibirati aktivnost ekscitacijskih sinapsi putem mehanizama koji uključuju lokalnu proizvodnju adenozina posredovanu mikroglijom.
Kod štakora tretiranih LPS-om podvrgnutih GSM-u od 1800 MHz sa SARACx-om od 1,55 W/kg, došlo je do smanjene aktivnosti ACx neurona s rastom mikroglijalnih nastavaka obilježenih značajnim područjima obojenim Iba1 u povećanju ACx28. Ovo opažanje sugerira da preoblikovanje mikroglije potaknuto izloženošću GSM-u može aktivno doprinijeti smanjenju neuronskih odgovora izazvanih zvukom izazvanih GSM-om. Naša trenutna studija osporava ovu hipotezu u kontekstu izloženosti glave LTE-u s SARACx-om ograničenim na 0,5 W/kg, jer nismo pronašli povećanje prostorne domene pokrivene mikroglijalnim nastavcima. Međutim, to 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 prije 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, najviše razine SAR-a (blizu 1 W/kg) nalaze se u dorzomedijalnom korteksu (ispod antene) i znatno se smanjuju kako se čovjek pomiče lateralnije i lateralnije. Ventralni dio glave. Može se procijeniti na oko 0,1 W/kg na razini štakorske ušne školjke (ispod ušnog kanala). Drugo, kada su uši zamorca bile izložene 2 mjeseca GSM-u 900 MHz (5 dana/tjedno, 1 sat/dan, SAR između 1 i 4 W/kg), bilo je Nije bilo uočljivih promjena u veličini otoakustičkih pragova za emisiju i slušne odgovore moždanog debla produkta izobličenja 47. Nadalje, ponovljeno izlaganje glave GSM 900 ili 1800 MHz pri lokalnom SAR-u od 2 W/kg nije utjecalo na funkciju vanjskih stanica dlačica pužnice kod zdravih štakora 48,49. Ovi rezultati odražavaju podatke dobivene na ljudima, gdje su istraživanja pokazala da izloženost EMF-u iz GSM mobitela u trajanju od 10 do 30 minuta nema konzistentan učinak na slušnu obradu procijenjenu na razini pužnice 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 izloženosti. U prethodnoj studiji na dorzomedijalnom dijelu korteksa, nekoliko učinaka izazvanih GSM-1800 MHz uočenih 24 sata nakon izloženosti više nije bilo moguće otkriti 72 sata nakon izloženosti. To je slučaj s ekspanzijom mikroglijalnih procesa, smanjenjem ekspresije gena IL-1ß 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 neuronske 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 lokaliziranu izloženost glave ili trupa radiofrekvencijama u RF rasponu od 100 kHz i 6 GHz.
Simulacije doza provedene su korištenjem različitih modela ljudske glave kako bi se odredila apsorpcija RF snage u različitim tkivima glave tijekom opće komunikacije glavom ili mobilnim telefonom. Osim raznolikosti modela ljudske glave, ove simulacije ističu značajne razlike ili nesigurnosti u procjeni energije koju apsorbira mozak na temelju anatomskih ili histoloških parametara kao što su vanjski ili unutarnji oblik lubanje, debljina ili sadržaj vode. Različita tkiva glave uvelike se razlikuju ovisno o dobi, spolu ili pojedincu 56,57,58. Nadalje, karakteristike mobitela, poput unutarnjeg položaja antene i položaja mobitela u odnosu na glavu korisnika, snažno utječu na razinu i raspodjelu SAR vrijednosti u moždanoj kori 59,60. Međutim, uzimajući u obzir prijavljene SAR distribucije u ljudskoj moždanoj kori, koje su utvrđene iz modela mobitela koji emitiraju radiofrekvencije u rasponu od 1800 MHz 58, 59, 60, čini se da su razine SAR-a postignute u ljudskom slušnom korteksu još uvijek nedovoljno primijenjene u polovici 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 samo glave LTE-1800 MHz ometa neuronske odgovore kortikalnih neurona na senzorne podražaje. U skladu s prethodnim karakterizacijama učinaka GSM signalizacije, naši rezultati sugeriraju da učinci LTE signalizacije na neuronsku aktivnost variraju ovisno o zdravstvenom stanju. Akutna neuroinflamacija senzibilizira neurone na LTE-1800 MHz, što rezultira promijenjenom kortikalnom obradom slušnih podražaja.
Podaci su prikupljeni u dobi od 55 dana iz moždane kore 31 odraslog mužjaka Wistar štakora dobivenih iz laboratorija Janvier. Štakori su smješteni u objektu s kontroliranom vlagom (50-55%) i temperaturom (22-24 °C) s ciklusom svjetla/tame od 12 h/12 ​​​​h (svjetlo se pali u 7:30 ujutro) uz slobodan pristup hrani i vodi. Svi eksperimenti provedeni su u skladu sa smjernicama koje je utvrdila Direktiva Vijeća Europskih 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 odbor Paris-Sud and Center (CEEA br. 59, Projekt 2014-25, Nacionalni protokol 03729.02) koristeći postupke koje je ovaj odbor validirao 32-2011 i 34-2012.
Životinje su naviknute na komore s kolonijama najmanje 1 tjedan prije tretmana LPS-om i izlaganja (ili lažnog izlaganja) LTE-EMF-u.
Dvadeset i dva štakora su intraperitonealno (ip) injicirana s E. coli LPS-om (250 µg/kg, serotip 0127:B8, SIGMA) razrijeđenim sterilnom izotoničnom otopinom bez endotoksina 24 sata prije LTE ili lažne izloženosti (n po skupini). = 11). Kod 2 mjeseca starih mužjaka štakora Wistar, ovaj tretman LPS-om proizvodi neuroinflamatorni odgovor koji je u moždanoj kori obilježen s nekoliko proinflamatornih gena (faktor tumorske nekroze alfa, interleukin 1ß, CCL2, NOX2, NOS2) koji su bili pojačano izraženi 24 sata nakon injekcije LPS-a, uključujući 4- i 12-struko povećanje razina transkripata koji kodiraju enzim NOX2 odnosno interleukin 1ß. U ovoj vremenskoj točki od 24 sata, kortikalna mikroglija pokazala je tipičnu "gustu" staničnu morfologiju očekivanu proinflamatornom aktivacijom stanica izazvanom LPS-om (Slika 1), što je u suprotnosti s aktivacijom izazvanom LPS-om kod drugih. Stanična proinflamatorna aktivacija odgovara 24, 61.
Izlaganje samo glave LTE EMF-u provedeno je korištenjem eksperimentalnog sustava koji je prethodno korišten 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 emitira LTE signal. Reproducibilna lokacija ispod. Polovica štakora iz istog kaveza služila je kao kontrola (11 lažno izloženih životinja, od 22 štakora 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 smještene su na grijaću podlogu bez metala kako bi se održala njihova tjelesna temperatura oko 37°C tijekom cijelog razdoblja. eksperiment. Kao i u prethodnim eksperimentima, vrijeme ekspozicije postavljeno je na 2 sata. Nakon ekspozicije, životinju stavite na drugu grijaću podlogu u operacijskoj sali. Isti postupak ekspozicije primijenjen je na 10 zdravih štakora (netretiranih LPS-om), od kojih je polovica lažno eksponirana iz istog kaveza (p = 0,694).
Sustav ekspozicije bio je sličan sustavima 25, 62 opisanim u prethodnim studijama, s tim da je generator radiofrekvencija zamijenjen generiranjem LTE umjesto GSM elektromagnetskih polja. Ukratko, RF generator (SMBV100A, 3,2 GHz, Rohde & Schwarz, Njemačka) koji emitira LTE - 1800 MHz elektromagnetsko polje bio je spojen na pojačalo snage (ZHL-4W-422+, Mini-Circuits, SAD), cirkulator (D3 1719-N, Sodhy, Francuska), dvosmjerni spojnik (CD D 1824-2, −30 dB, Sodhy, Francuska) i četverosmjerni razdjelnik snage (DC D 0922-4N, Sodhy, Francuska), omogućujući istovremeno izlaganje četiri životinje. Mjerač snage (N1921A, Agilent, SAD) spojen na dvosmjerni spojnik omogućio je kontinuirano mjerenje i praćenje upadne i reflektirane snage unutar uređaja. Svaki izlaz bio je spojen na kružnu antenu (Sama-Sistemi srl; Roma), što omogućuje djelomično izlaganje glave životinje. Petljasta antena sastoji se od tiskanog kruga s 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 tvori prsten postavljen blizu glave životinje. Kao i u prethodnim studijama26,62, specifična brzina apsorpcije (SAR) određena je numerički pomoću numeričkog modela štakora i metode konačnih razlika u vremenskoj domeni (FDTD)63,64,65. Također su eksperimentalno određene na homogenom modelu štakora pomoću Luxtron sondi za mjerenje porasta temperature. U ovom slučaju, SAR u W/kg izračunava se pomoću formule: SAR = C ΔT/Δt, gdje je C toplinski kapacitet u J/(kg K), ΔT, u °K i Δt promjena temperature, vrijeme u sekundama. Numerički određene vrijednosti SAR-a uspoređene su s eksperimentalnim vrijednostima SAR-a dobivenim korištenjem homogenog modela, posebno u ekvivalentnim regijama mozga štakora. Razlika između numeričkih mjerenja SAR-a i eksperimentalno detektiranih vrijednosti SAR-a je manje od 30%.
Slika 2a prikazuje raspodjelu SAR-a u mozgu štakora u modelu štakora, što odgovara raspodjeli u smislu tjelesne težine i veličine štakora korištenih u našoj studiji. Srednja vrijednost SAR-a za mozak iznosila je 0,37 ± 0,23 W/kg (srednja vrijednost ± SD). Vrijednosti SAR-a najviše su u kortikalnom području odmah ispod kružne antene. Lokalni SAR u ACx (SARACx) iznosio je 0,50 ± 0,08 W/kg (srednja vrijednost ± SD) (slika 2b). Budući da su tjelesne težine izloženih štakora 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 izlaganja, 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 stražnje šape. Lokalni anestetik (ksilokain 2%) ubrizgan je potkožno u kožu i temporalni mišić iznad lubanje, a životinje su stavljene na sustav 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-a pažljivo je uklonjena pod binokularnom kontrolom bez oštećenja krvnih žila. Na kraju postupka, izrađena je baza od dentalnog akrilnog cementa za atraumatsku fiksaciju glave životinje tijekom snimanja. Stereotaksični okvir koji podupire životinju postavi se u komoru za akustičnu atenuaciju (IAC, model AC1).
Podaci su dobiveni iz višejediničnih snimaka u primarnom slušnom korteksu 20 štakora, uključujući 10 životinja prethodno tretiranih LPS-om. Izvanstanični snimci dobiveni su iz niza od 16 volframovih elektroda (TDT, ø: 33 µm, < 1 MΩ) koji se sastoje od dva reda od 8 elektroda razmaknutih 1000 µm (350 µm između elektroda u istom redu). Srebrna žica (ø: 300 µm) za uzemljenje umetnuta je između temporalne kosti i kontralateralne dure. Procijenjena lokacija primarnog ACx-a 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 sustavom za prikupljanje podataka (RX5, TDT). Signali prikupljeni sa svake elektrode filtrirani su (610–10 000 Hz) kako bi se izdvojila višejedinična aktivnost (MUA). Razine okidača pažljivo su postavljene za svaku elektrodu (od strane koautora koji nisu znali izložena ili lažno izložena stanja) kako bi se odabrao najveći akcijski potencijal iz signala. Online i offline pregled valnih oblika pokazao je da se ovdje prikupljena MUA sastoji od akcijskih potencijala generiranih od 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 frekvencijskih odgovora kada se izvode u rostralnoj orijentaciji.
Akustični podražaji generirani su u Matlabu, preneseni u sustav za isporuku zvuka (TDT) temeljen na RP2.1 i poslani u Fostex zvučnik (FE87E). Zvučnik je postavljen 2 cm od desnog uha štakora, na kojoj udaljenosti je zvučnik proizvodio ravni frekvencijski spektar (± 3 dB) između 140 Hz i 36 kHz. Kalibracija zvučnika provedena je 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) određeno je korištenjem 97 gama-tonskih frekvencija, koje pokrivaju 8 (0,14–36 kHz) oktava, prikazanih nasumičnim redoslijedom pri 75 dB SPL na 4,15 Hz. Područje frekvencijskog odziva (FRA) određeno je korištenjem istog skupa tonova i prikazano nasumičnim redoslijedom pri 2 Hz od 75 do 5 dB SPL. Svaka frekvencija prikazana je osam puta pri svakom intenzitetu.
Također su procijenjeni odgovori na prirodne podražaje. U prethodnim studijama primijetili smo da vokalizacije štakora rijetko izazivaju snažne odgovore u ACx-u, bez obzira na optimalnu neuronsku frekvenciju (BF), dok su ksenograft-specifični (npr. vokalizacije pjevice ili zamorca) obično obuhvaćali cijelu tonsku mapu. Stoga smo testirali kortikalne odgovore na vokalizacije kod zamoraca (zvižduk korišten u 36 bio je povezan s 1 sekundom podražaja, prikazanog 25 puta).

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

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