Вести

Ви благодариме што ја посетивте Nature.com. Верзијата на прелистувачот што ја користите има ограничена поддршка за CSS. За најдобро искуство, препорачуваме да користите ажуриран прелистувач (или да го исклучите режимот на компатибилност во Internet Explorer). Во меѓувреме, за да обезбедиме континуирана поддршка, ќе ја прикажеме страницата без стилови и JavaScript.
Постојано зголемената побарувачка за комуникација преку мобилна телефонија доведе до континуирано појавување на безжични технологии (G), кои можат да имаат различни влијанија врз биолошките системи. За да го тестираме ова, ги изложивме стаорците на изложеност на една глава на електромагнетно поле (EMF) од 4G со долгорочна еволуција (LTE) - 1800 MHz во текот на 2 часа. Потоа го проценивме ефектот на акутната невроинфламација предизвикана од липополисахарид врз просторната покриеност на микроглија и електрофизиолошката невронска активност во примарниот аудитивен кортекс (ACx). Просечниот SAR во ACx е 0,5 W/kg. Снимките со повеќе единици покажуваат дека LTE-EMF предизвикуваат намалување на интензитетот на одговорот на чисти тонови и природни вокализации, додека го зголемуваат акустичниот праг за ниски и средни фреквенции. Имунохистохемијата на Iba1 не покажа промени во областа покриена со микроглијални тела и процеси. Кај здрави стаорци, истата изложеност на LTE не предизвика промени во интензитетот на одговор и акустичните прагови. Нашите податоци покажуваат дека акутната невроинфламација ги сензибилизира невроните на LTE-EMF, што резултира со изменета обработка на акустичните стимули во ACx.
Електромагнетната средина на човештвото драматично се промени во последните три децении поради континуираната експанзија на безжичните комуникации. Во моментов, повеќе од две третини од населението се сметаат за корисници на мобилни телефони (MP). Широкото ширење на оваа технологија предизвика загриженост и дебата за потенцијално опасните ефекти на пулсираните електромагнетни полиња (EMF) во радиофреквентниот (RF) опсег, кои се емитуваат од MP или базни станици и ги кодираат комуникациите. Ова прашање на јавното здравје инспирираше голем број експериментални студии посветени на истражување на ефектите од апсорпцијата на радиофреквенции во биолошките ткива1. Некои од овие студии бараа промени во активноста на невронската мрежа и когнитивните процеси, со оглед на близината на мозокот до RF изворите под сеприсутната употреба на MP. Многу објавени студии се занимаваат со ефектите на пулсно модулираните сигнали што се користат во глобалниот систем за мобилни комуникации (GSM) од втора генерација (2G) или широкопојасните системи за повеќекратен пристап со кодна поделба (WCDMA)/универзалните мобилни телекомуникациски системи од трета генерација (WCDMA/3G UMTS)2,3,4,5. Малку е познато за ефектите на радиофреквентните сигнали што се користат во мобилните услуги од четврта генерација (4G), кои се потпираат на целосно дигитален интернет протокол. технологија наречена технологија за долгорочна еволуција (LTE). Лансирана во 2011 година, се очекува LTE услугата за мобилни телефони да достигне 6,6 милијарди глобални LTE претплатници во јануари 2022 година (GSMA: //gsacom.com). Во споредба со GSM (2G) и WCDMA (3G) системите базирани на шеми за модулација со еден носител, LTE користи ортогонално мултиплексирање со фреквентна поделба (OFDM) како основен формат на сигнал.6 Низ целиот свет, LTE мобилните услуги користат низа различни фреквенциски опсези помеѓу 450 и 3700 MHz, вклучувајќи ги опсезите од 900 и 1800 MHz што се користат и во GSM.
Способноста на изложеноста на RF да влијае на биолошките процеси во голема мера е одредена од специфичната стапка на апсорпција (SAR) изразена во W/kg, која ја мери енергијата апсорбирана во биолошкото ткиво. Ефектите од акутна 30-минутна изложеност на глава на LTE сигнали од 2,573 GHz врз глобалната активност на невронската мрежа неодамна беа истражени кај здрави човечки волонтери. Користејќи fMRI во состојба на мирување, беше забележано дека изложеноста на LTE може да предизвика спонтани бавни флуктуации на фреквенцијата и промени во интра- или интеррегионалната поврзаност, додека просторните врвни нивоа на SAR во просек над 10 g ткиво се проценува дека варираат помеѓу 0,42 и 1,52 W/kg, според темите 7, 8, 9. EEG анализата под слични услови на изложеност (времетраење од 30 минути, проценето врвно ниво на SAR од 1,34 W/kg користејќи репрезентативен модел на човечка глава) покажа намалена спектрална моќност и хемисферска кохерентност во алфа и бета опсезите. Сепак, две други студии базирани на EEG анализа открија дека 20 или 30 минути изложеност на глава на LTE, со максимални локални нивоа на SAR поставени на околу 2 W/kg, или немале никаков забележлив ефект11 или резултирале со намалена спектрална моќност во алфа-опсегот, додека когницијата не се променила во функцијата оценета со Строоп-тестот12. Значајни разлики биле пронајдени и во резултатите од ЕЕГ или когнитивните студии кои конкретно ги разгледувале ефектите од изложеноста на GSM или UMTS EMF. Се смета дека тие произлегуваат од варијации во дизајнот на методот и експерименталните параметри, вклучувајќи го типот и модулацијата на сигналот, интензитетот и времетраењето на изложеноста, или од хетерогеност кај човечките субјекти во однос на возраста, анатомијата или полот.
Досега, малку студии на животни се користени за да се утврди како изложеноста на LTE сигнализација влијае на функцијата на мозокот. Неодамна е објавено дека системската изложеност на глувци во развој од доцна ембрионална фаза до одвикнување (30 мин/ден, 5 дена/неделно, со просечен SAR на целото тело од 0,5 или 1 W/kg) резултирала со изменето моторно и апетитно однесување во зрелоста 14. Повторената системска изложеност (2 хектари на ден во тек на 6 недели) кај возрасни стаорци е утврдено дека предизвикува оксидативен стрес и ја намалува амплитудата на визуелните евоцирани потенцијали добиени од оптичкиот нерв, со максимален SAR проценет на само 10 mW/kg 15.
Покрај анализата на повеќе нивоа, вклучувајќи ги клеточните и молекуларните нивоа, моделите на глодари можат да се користат за проучување на ефектите од изложеноста на RF за време на болеста, како што претходно беше фокусирано на GSM или WCDMA/3G UMTS EMF во контекст на акутна невроинфламација. Студиите покажаа ефекти од напади, невродегенеративни заболувања или глиоми 16,17,18,19,20.
Глодарите инјектирани со липополисахарид (LPS) се класичен претклинички модел на акутни невроинфламаторни реакции поврзани со бенигни заразни болести предизвикани од вируси или бактерии кои влијаат на поголемиот дел од населението секоја година. Оваа воспалителна состојба води до реверзибилна болест и депресивен синдром на однесување карактеризиран со треска, губење на апетит и намалена социјална интеракција. Резидентните фагоцити на ЦНС, како што е микроглија, се клучни ефекторни клетки на овој невроинфламаторен одговор. Третманот на глодари со LPS предизвикува активирање на микроглија карактеризирано со ремоделирање на нивната форма и клеточни процеси и длабоки промени во профилот на транскриптом, вклучително и зголемена регулација на гените што кодираат проинфламаторни цитокини или ензими, кои влијаат на невронските мрежи Активности 22, 23, 24.
Проучувајќи ги ефектите од еднократна 2-часовна изложеност на глава на GSM-1800 MHz EMF кај стаорци третирани со LPS, откривме дека GSM сигнализацијата предизвикува клеточни одговори во церебралниот кортекс, влијаејќи на генската експресија, фосфорилацијата на глутаматните рецептори, невроналното мета-евоцирано активирање и морфологијата на микроглија во церебралниот кортекс. Овие ефекти не беа откриени кај здрави стаорци кои примиле иста GSM изложеност, што сугерира дека невроинфламаторната состојба предизвикана од LPS ги сензибилизира клетките на ЦНС на GSM сигнализацијата. Фокусирајќи се на аудитивниот кортекс (ACx) кај стаорци третирани со LPS, каде што локалниот SAR во просек изнесуваше 1,55 W/kg, забележавме дека изложеноста на GSM резултираше со зголемување на должината или разгранувањето на микроглијалните процеси и намалување на невронските одговори предизвикани од чисти тонови и. Природна стимулација 28.
Во оваа студија, нашата цел беше да испитаме дали изложеноста само на главата на LTE-1800 MHz сигнали може да ја промени и микроглијалната морфологија и невронската активност кај ACx, намалувајќи ја моќноста на изложеноста за две третини. Овде покажуваме дека LTE сигнализацијата немала ефект врз микроглијалните процеси, но сепак предизвикала значително намалување на кортикалната активност предизвикана од звук кај ACx кај стаорци третирани со LPS со SAR вредност од 0,5 W/kg.
Со оглед на претходните докази дека изложеноста на GSM-1800 MHz ја менува морфологијата на микроглијата под проинфламаторни услови, го испитавме овој ефект по изложеност на LTE сигнализација.
Возрасни стаорци беа инјектирани со LPS 24 часа пред лажно изложување само на главата или изложување на LTE-1800 MHz. По изложувањето, невроинфламаторни реакции предизвикани од LPS беа воспоставени во церебралниот кортекс, како што е прикажано со зголемена регулација на проинфламаторни гени и промени во морфологијата на кортикалната микроглија (Слика 1). Моќноста изложена од главата на LTE беше поставена за да се добие просечно ниво на SAR од 0,5 W/kg во ACx (Слика 2). За да се утврди дали микроглијата активирана од LPS реагира на LTE EMF, анализиравме кортикални делови обоени со анти-Iba1 кои селективно ги обележаа овие клетки. Како што е прикажано на Слика 3а, во ACx делови фиксирани 3 до 4 часа по лажно или LTE изложување, микроглијата изгледаше извонредно слично, покажувајќи „густа“ клеточна морфологија предизвикана од проинфламаторен третман со LPS (Слика 1). Во согласност со отсуството на морфолошки одговори, квантитативната анализа на сликата не откри значајни разлики во вкупната површина (неспарен t-тест, p = 0,308) или површината (p = 0,196) и густина (p = 0,061) на имунореактивноста на Iba1 при споредување на изложеноста на клеточни тела обоени со Iba 1 кај LTE стаорци наспроти животни изложени на лажна инфекција (Сл. 3б-г).
Ефекти од инјектирање на LPS ip врз морфологијата на кортикалната микроглија. Репрезентативен поглед на микроглија во коронален дел од церебралниот кортекс (дорзомедијален регион) 24 часа по интраперитонеална инјекција на LPS или носач (контрола). Клетките беа обоени со антитело анти-Iba1 како што беше претходно опишано. Третманот со LPS проинфламаторно дејство резултираше со промени во морфологијата на микроглија, вклучувајќи проксимално задебелување и зголемени кратки секундарни гранки на клеточните процеси, што резултираше со „густ“ изглед. Ширина на скалата: 20 µm.
Дозиметриска анализа на специфичната стапка на апсорпција (SAR) во мозок на стаорец за време на изложеност на 1800 MHz LTE. Претходно опишан хетероген модел на фантомски стаорец и јамкаста антена62 беше користен за проценка на локалниот SAR во мозокот, со кубна мрежа од 0,5 mm3. (a) Глобален поглед на модел на стаорец во поставка на експозиција со јамкаста антена над главата и метална термичка подлога (жолта) под телото. (b) Распределба на вредностите на SAR во мозокот на возрасни со просторна резолуција од 0,5 mm3. Областа ограничена со црната контура во сагиталниот дел одговара на примарниот аудитивен кортекс каде што се анализира микроглијалната и невронската активност. Скалата на SAR вредности со кодирање во боја се однесува на сите нумерички симулации прикажани на сликата.
Микроглија инјектирана со LPS во аудитивен кортекс на стаорец по изложеност на LTE или Sham. (a) Репрезентативен нареден приказ на микроглија обоена со анти-Iba1 антитело во коронални делови на LPS-перфузиран аудитивен кортекс на стаорец 3 до 4 часа по изложеноста на Sham или LTE (експозиција). Скала: 20 µm. (bd) Морфометриска проценка на микроглија 3 до 4 часа по изложеноста на sham (отворени точки) или LTE (експонирани, црни точки). (b, c) Просторна покриеност (b) на маркерот на микроглија Iba1 и области на Iba1-позитивни клеточни тела (c). Податоците претставуваат област на боење анти-Iba1 нормализирана на средната вредност од животни изложени на Sham. (d) Број на микроглијални клеточни тела обоени анти-Iba1. Разликите помеѓу Sham (n = 5) и LTE (n = 6) животни не беа значајни (p > 0,05, непарен t-тест). Горниот и долниот дел од кутијата, горните и долните линии го претставуваат 25-тиот до 75-тиот перцентил. и 5-95-тиот перцентил, соодветно. Средната вредност е означена со црвена боја во полето.
Табела 1 ги сумира броевите на животни и снимките од повеќе единици добиени во примарниот аудитивен кортекс на четири групи стаорци (Sham, Exposed, Sham-LPS, Exposed-LPS). Во резултатите подолу, ги вклучуваме сите снимки што покажуваат значајно спектрално темпорално рецептивно поле (STRF), т.е. одговори предизвикани од тон најмалку 6 стандардни отстапувања повисоки од спонтаните стапки на активирање (видете Табела 1). Применувајќи го овој критериум, избравме 266 записи за Sham групата, 273 записи за Exposed групата, 299 записи за Sham-LPS групата и 295 записи за Exposed-LPS групата.
Во следните пасуси, прво ќе ги опишеме параметрите извлечени од спектрално-темпоралното рецептивно поле (т.е. одговорот на чисти тонови) и одговорот на ксеногени специфични вокализации. Потоа ќе ја опишеме квантификацијата на областа на фреквенцискиот одговор добиена за секоја група. Земајќи го предвид присуството на „вгнездени податоци“30 во нашиот експериментален дизајн, сите статистички анализи беа извршени врз основа на бројот на позиции во низата електроди (последен ред во Табела 1), но сите ефекти опишани подолу беа исто така базирани на бројот на позиции во секоја група. Вкупен број на собрани повеќеединични снимки (трет ред во Табела 1).
Слика 4а ја прикажува оптималната распределба на фреквенцијата (BF, предизвикувајќи максимален одговор на 75 dB SPL) на кортикалните неврони добиени кај животни третирани со LPS и изложени животни. Фреквенцискиот опсег на BF во обете групи беше проширен од 1 kHz до 36 kHz. Статистичката анализа покажа дека овие распределби беа слични (хи-квадрат, p = 0,278), што укажува дека споредбите помеѓу двете групи може да се направат без пристрасност при земање примероци.
Ефекти од изложеноста на LTE врз квантифицираните параметри на кортикалните одговори кај животни третирани со LPS. (a) Распределба на BF во кортикалните неврони на животни третирани со LPS изложени на LTE (црна) и лажно изложени на LTE (бела). Нема разлика помеѓу двете дистрибуции. (bf) Ефектот од изложеноста на LTE врз параметрите што квантификуваат спектралното временско рецептивно поле (STRF). Јачината на одговорот беше значително намалена (*p < 0,05, непарен t-тест) и низ STRF (вкупна јачина на одговор) и оптимални фреквенции (b,c). Времетраење на одговорот, пропусниот опсег на одговорот и константата на пропусниот опсег (df). И јачината и временската сигурност на одговорите на вокализациите беа намалени (g, h). Спонтаната активност не беше значително намалена (i). (*p < 0,05, непарен t-тест). (j,k) Ефекти од изложеноста на LTE врз кортикалните прагови. Средните прагови беа значително повисоки кај стаорци изложени на LTE во споредба со лажно изложени стаорци. Овој ефект е поизразен кај ниските и средни фреквенции.
Сликите 4b-f ја покажуваат распределбата на параметрите добиени од STRF за овие животни (средните вредности се означени со црвени линии). Ефектите од изложеноста на LTE кај животните третирани со LPS се чини дека укажуваат на намалена невронска ексцитабилност. Прво, вкупниот интензитет на одговор и одговорите беа значително пониски кај BF во споредба со животните Sham-LPS (Сл. 4b,c неспарен t-тест, p = 0,0017; и p = 0,0445). Слично на тоа, одговорите на комуникациските звуци се намалија и во јачината на одговорот и во доверливоста помеѓу испитувањата (Сл. 4g,h; неспарен t-тест, p = 0,043). Спонтаната активност беше намалена, но овој ефект не беше значаен (Сл. 4i; p = 0,0745). Времетраењето на одговорот, пропусниот опсег на подесување и латентноста на одговорот не беа засегнати од изложеноста на LTE кај животните третирани со LPS (Сл. 4d-f), што укажува дека селективноста на фреквенцијата и прецизноста на реакциите на почетокот не беа засегнати од изложеноста на LTE кај животните третирани со LPS.
Потоа проценивме дали чистите тонски кортикални прагови се променети од изложеноста на LTE. Од областа на фреквентен одзив (FRA) добиена од секое снимање, ги определивме аудитивните прагови за секоја фреквенција и ги пресметавме просечните овие прагови за двете групи животни. Слика 4j ги прикажува средните (± сем) прагови од 1,1 до 36 kHz кај стаорци третирани со LPS. Споредувањето на аудитивните прагови на Sham и Exposed групите покажа значително зголемување на праговите кај изложените животни во споредба со Sham животните (Слика 4j), ефект кој беше поизразен на ниски и средни фреквенции. Поточно, на ниски фреквенции (< 2,25 kHz), процентот на A1 неврони со висок праг се зголеми, додека процентот на неврони со низок и среден праг се намали (хи-квадрат = 43,85; p < 0,0001; Сл. 4k, лева слика). Истиот ефект беше забележан на средна фреквенција (2,25 < Freq(kHz) < 11): поголем процент на кортикални снимки со средни прагови и помал процент на неврони со ниски прагови во споредба со неекспонираната група (Chi-Square = 71,17; p < 0,001; Слика 4k, среден панел). Исто така, имаше значајна разлика во прагот за неврони со висока фреквенција (≥ 11 kHz, p = 0,0059); процентот на неврони со низок праг се намали, а процентот на средно-висок праг се зголеми (chi-square = 10,853; p = 0,04 Слика 4k, десен панел).
Слика 5а ја прикажува оптималната распределба на фреквенцијата (BF, предизвикувајќи максимален одговор на 75 dB SPL) на кортикалните неврони добиени кај здрави животни за групите Sham и Exposed. Статистичката анализа покажа дека двете дистрибуции се слични (хи-квадрат, p = 0,157), што укажува дека споредбите помеѓу двете групи можат да се направат без пристрасност при земање примероци.
Ефекти од изложеноста на LTE врз квантифицирани параметри на кортикалните одговори кај здрави животни. (a) Распределба на BF во кортикалните неврони на здрави животни изложени на LTE (темно сина) и лажно изложени на LTE (светло сина). Нема разлика помеѓу двете дистрибуции. (bf) Ефектот од изложеноста на LTE врз параметрите што квантификуваат спектралното временско рецептивно поле (STRF). Немаше значајна промена во интензитетот на одговорот низ STRF и оптималните фреквенции (b,c). Има мало зголемување на времетраењето на одговорот (d), но нема промена во пропусниот опсег на одговорот и пропусниот опсег (e, f). Ниту силата ниту временската сигурност на одговорите на вокализациите не се променија (g, h). Немаше значајна промена во спонтаната активност (i). (*p < 0,05 непарен t-тест). (j,k) Ефекти од изложеноста на LTE врз кортикалните прагови. Во просек, праговите не беа значително променети кај стаорци изложени на LTE во споредба со лажно изложените стаорци, но повисоките фреквентни прагови беа малку пониски кај изложените животни.
Сликите 5б-ф прикажуваат кутиски дијаграми што ја претставуваат распределбата и средната вредност (црвена линија) на параметрите добиени од двата сета STRF. Кај здрави животни, самата изложеност на LTE имаше мал ефект врз средната вредност на STRF параметрите. Во споредба со Sham групата (светло наспроти темно сини кутии за изложената група), изложеноста на LTE не го промени ниту вкупниот интензитет на одговорот ниту одговорот на BF (Сл. 5б, в; непарен t-тест, p = 0,2176 и p = 0,8696 соодветно). Исто така, немаше ефект врз спектралниот пропусен опсег и латенцијата (p = 0,6764 и p = 0,7129, соодветно), но имаше значително зголемување на времетраењето на одговорот (p = 0,047). Исто така, немаше ефект врз јачината на вокализациските одговори (Сл. 5г, p = 0,4375), меѓупробната сигурност на овие одговори (Сл. 5ж, p = 0,3412) и спонтаната активност (Сл. 5).5i; p = 0,3256).
Слика 5j ги прикажува средните (± сем) прагови од 1,1 до 36 kHz кај здрави стаорци. Не покажа значајна разлика помеѓу лажните и изложените стаорци, освен малку понизок праг кај изложените животни на високи фреквенции (11–36 kHz) (неспарен t-тест, p = 0,0083). Овој ефект го одразува фактот дека кај изложените животни, во овој фреквентен опсег (хи-квадрат = 18,312, p = 0,001; Сл. 5k), имало малку повеќе неврони со ниски и средни прагови (додека со високи прагови) помалку неврони).
Како заклучок, кога здрави животни биле изложени на LTE, немало ефект врз јачината на одговор на чисти тонови и сложени звуци како што се вокализациите. Понатаму, кај здрави животни, кортикалните аудитивни прагови биле слични помеѓу изложените и лажните животни, додека кај животните третирани со LPS, изложеноста на LTE резултирала со значително зголемување на кортикалните прагови, особено во нискиот и средниот фреквентен опсег.
Нашето истражување покажа дека кај возрасни машки стаорци кои доживуваат акутна невроинфламација, изложеноста на LTE-1800 MHz со локален SARACx од 0,5 W/kg (видете Методи) резултираше со значително намалување на интензитетот на звучно евоцираните одговори во примарните снимки на комуникација. Овие промени во невронската активност се случија без никаква очигледна промена во обемот на просторниот домен покриен со микроглијални процеси. Овој ефект на LTE врз интензитетот на кортикално евоцираните одговори не беше забележан кај здрави стаорци. Со оглед на сличноста во оптималната распределба на фреквенцијата помеѓу единиците за снимање кај LTE-изложени и лажно-експонирани животни, разликите во невронската реактивност може да се припишат на биолошките ефекти на LTE сигналите, а не на пристрасноста на земање примероци (Сл. 4а). Понатаму, отсуството на промени во латентноста на одговорот и пропусниот опсег на спектрално подесување кај LTE-изложени стаорци сугерира дека, најверојатно, овие снимки се земани од истите кортикални слоеви, кои се наоѓаат во примарните ACx, а не во секундарните региони.
Според нашите сознанија, ефектот на LTE сигнализацијата врз невронските одговори не е претходно објавен. Сепак, претходните студии ја документираа способноста на GSM-1800 MHz или 1800 MHz континуиран бран (CW) да ја промени невронската ексцитабилност, иако со значителни разлики во зависност од експерименталниот пристап. Кратко по изложеноста на 1800 MHz CW на ниво на SAR од 8,2 W/Kg, снимките од ганглиите на полжав покажаа намалени прагови за активирање на акционите потенцијали и невронската модулација. Од друга страна, активноста на шилести и експлозивни бранови во примарните невронски култури добиени од мозок на стаорец беше намалена со изложеност на GSM-1800 MHz или 1800 MHz CW за 15 минути при SAR од 4,6 W/kg. Оваа инхибиција беше само делумно реверзибилна во рок од 30 минути од изложеноста. Целосно замолчување на невроните беше постигнато при SAR од 9,2 W/kg. Анализата на доза-одговор покажа дека GSM-1800 MHz беше поефикасен од 1800. MHz CW во сузбивање на активноста на рафал, што укажува дека невронските одговори зависат од модулацијата на RF сигналот.
Во нашата средина, кортикалните евоцирани одговори беа собрани in vivo 3 до 6 часа по завршувањето на 2-часовната изложеност само на главата. Во претходна студија, го истражувавме ефектот на GSM-1800 MHz на SARACx од 1,55 W/kg и не откривме значаен ефект врз кортикалните одговори евоцирани од звук кај здрави стаорци. Тука, единствениот значаен ефект евоциран кај здрави стаорци со изложеност на LTE-1800 на 0,5 W/kg SARACx беше мало зголемување на времетраењето на одговорот по презентирање на чисти тонови. Овој ефект е тешко да се објасни бидејќи не е придружен со зголемување на интензитетот на одговорот, што сугерира дека ова подолго времетраење на одговорот се јавува со ист вкупен број на акциони потенцијали активирани од кортикалните неврони. Едно објаснување може да биде дека изложеноста на LTE може да ја намали активноста на некои инхибиторни интерневрони, бидејќи е документирано дека кај примарниот ACx повратна инхибиција го контролира времетраењето на пирамидалните клеточни одговори предизвикани од возбудлив таламичен влез33,34, 35, 36, 37.
Спротивно на тоа, кај стаорци подложени на невроинфламација предизвикана од LPS, изложеноста на LTE немала ефект врз времетраењето на звучно евоцирано невронско активирање, но биле откриени значајни ефекти врз јачината на евоцираните одговори. Всушност, во споредба со невронските одговори регистрирани кај стаорци изложени на лажен LPS, невроните кај стаорци третирани со LPS изложени на LTE покажале намалување на интензитетот на нивните одговори, ефект забележан и при презентирање чисти тонови и природни вокализации. Намалувањето на интензитетот на одговорот на чисти тонови се случило без стеснување на спектралниот пропусен опсег за подесување од 75 dB, а бидејќи се случило при сите интензитети на звук, резултирало со зголемување на акустичните прагови на кортикалните неврони на ниски и средни фреквенции.
Намалувањето на јачината на евоцираниот одговор покажа дека ефектот на LTE сигнализацијата при SARACx од 0,5 W/kg кај животни третирани со LPS бил сличен на оној на GSM-1800 MHz применет при три пати повисок SARACx (1,55 W/kg) 28. Што се однесува до GSM сигнализацијата, изложеноста на главата на LTE-1800 MHz може да ја намали невронската ексцитабилност кај ACx невроните на стаорци подложени на невроинфламација предизвикана од LPS. Во согласност со оваа хипотеза, забележавме и тренд кон намалена веродостојност на невронските одговори на вокализација (Сл. 4h) и намалена спонтана активност (Сл. 4i). Сепак, беше тешко да се утврди in vivo дали LTE сигнализацијата ја намалува невронската интринзична ексцитабилност или го намалува синаптичкиот влез, со што се контролираат невронските одговори кај ACx.
Прво, овие послаби одговори може да се должат на интринзично намалената ексцитабилност на кортикалните клетки по изложување на LTE 1800 MHz. Поддржувајќи ја оваа идеја, GSM-1800 MHz и 1800 MHz-CW ја намалија активноста на експлозијата кога се применија директно на примарни култури на кортикални неврони на стаорци со нивоа на SAR од 3,2 W/kg и 4,6 W/kg, соодветно, но беше потребно ниво на праг на SAR за значително намалување на активноста на експлозијата. Застапувајќи ја намалената интринзична ексцитабилност, забележавме и пониски стапки на спонтано активирање кај изложени животни отколку кај лажно изложени животни.
Второ, изложеноста на LTE може да влијае и на синаптичкиот пренос од таламо-кортикалните или кортикално-кортикалните синапси. Бројни записи сега покажуваат дека, во аудитивниот кортекс, ширината на спектралното подесување не е само одредена од аферентните таламични проекции, туку дека интракортикалните врски даваат дополнителен спектрален влез до кортикалните места39,40. Во нашите експерименти, фактот дека кортикалниот STRF покажа слични пропусни опсези кај изложени и лажно изложени животни индиректно сугерираше дека ефектите од изложеноста на LTE не се ефекти врз кортикално-кортикалната поврзаност. Ова исто така сугерира дека повисоката поврзаност во други кортикални региони изложени на SAR отколку измерена во ACx (Сл. 2) можеби не е одговорна за изменетите одговори објавени овде.
Тука, поголем дел од кортикалните снимки изложени на LPS покажаа високи прагови во споредба со животните изложени на LPS со лажна изложеност. Со оглед на тоа што е предложено дека кортикалниот акустичен праг првенствено е контролиран од силата на таламо-кортикалната синапса39,40, може да се претпостави дека таламо-кортикалниот пренос е делумно намален со изложеност, или пресинаптичко (намалено ослободување на глутамат) или постсинаптичко ниво (намален број или афинитет на рецептори).
Слично на ефектите на GSM-1800 MHz, LTE-индуцираните изменети невронски одговори се случиле во контекст на невроинфламација предизвикана од LPS, карактеризирана со микроглијални одговори. Сегашните докази сугерираат дека микроглија силно влијае на активноста на невронските мрежи кај нормални и патолошки мозоци41,42,43. Нивната способност да модулираат невротрансмисија зависи не само од производството на соединенија што ги произведуваат, кои можат или мора да ја ограничат невротрансмисијата, туку и од високата подвижност на нивните клеточни процеси. Во церебралниот кортекс, и зголемената и намалената активност на невронските мрежи предизвикуваат брза експанзија на микроглијалниот просторен домен поради растот на микроглијалните процеси44,45. Особено, микроглијалните испакнатини се регрутираат во близина на активираните таламокортикални синапси и можат да ја инхибираат активноста на возбудливите синапси преку механизми што вклучуваат локално производство на аденозин посредувано од микроглија.
Кај стаорци третирани со LPS подложени на GSM-1800 MHz со SARACx при 1,55 W/kg, се појавила намалена активност на ACx невроните со раст на микроглијалните процеси обележани со значајни Iba1-обоени области во ACx28 Increase. Ова набљудување сугерира дека микроглијалното ремоделирање предизвикано од изложеност на GSM може активно да придонесе за намалувањето на невронските одговори предизвикани од звук предизвикани од GSM. Нашата тековна студија се спротивставува на оваа хипотеза во контекст на изложеност на LTE глава со SARACx ограничен на 0,5 W/kg, бидејќи не откривме зголемување во просторниот домен покриен со микроглијални процеси. Сепак, ова не исклучува никаков ефект на LTE сигнализацијата врз LPS-активираната микроглија, што пак може да влијае на невронската активност. Потребни се понатамошни студии за да се одговори на ова прашање и да се утврдат механизмите со кои акутната невроинфламација ги менува невронските одговори на LTE сигнализацијата.
Според нашите сознанија, ефектот на LTE сигналите врз аудитивната обработка не е проучен претходно. Нашите претходни студии 26,28 и тековната студија покажаа дека во услови на акутна инфламација, изложеноста само на главата на GSM-1800 MHz или LTE-1800 MHz резултирала со функционални промени во невронските одговори во ACx, како што е прикажано со зголемувањето на прагот на слух. Од најмалку две главни причини, кохлеарната функција не треба да биде засегната од нашата изложеност на LTE. Прво, како што е прикажано во дозиметриската студија прикажана на Слика 2, највисоките нивоа на SAR (близу 1 W/kg) се наоѓаат во дорзомедијалниот кортекс (под антената) и тие значително се намалуваат како што се движиме повеќе странично и латерално. Вентралниот дел од главата. Може да се процени на околу 0,1 W/kg на ниво на ушната коска на стаорец (под ушниот канал). Второ, кога ушите на морско прасе биле изложени 2 месеци на GSM 900 MHz (5 дена/неделно, 1 час/ден, SAR помеѓу 1 и 4 W/kg), немаше забележливи промени во големината на производот на дисторзија отоакустични прагови за емисија и аудитивни одговори на мозочното стебло 47. Понатаму, повтореното изложување на главата на GSM 900 или 1800 MHz при локален SAR од 2 W/kg не влијаеше на функцијата на кохлеарните надворешни влакнести клетки кај здрави стаорци48,49. Овие резултати се одраз на податоците добиени кај луѓето, каде што истражувањата покажаа дека изложеноста од 10 до 30 минути на ЕМП од GSM мобилни телефони нема конзистентен ефект врз аудитивната обработка како што е оценето на кохлеарно50,51,52 или ниво на мозочното стебло53,54.
Во нашата студија, LTE-активирани промени во невронското активирање беа забележани in vivo 3 до 6 часа по завршувањето на изложеноста. Во претходна студија на дорзомедијалниот дел од кортексот, неколку ефекти предизвикани од GSM-1800 MHz забележани 24 часа по изложеноста повеќе не беа забележливи 72 часа по изложеноста. Ова е случај со експанзија на микроглијалните процеси, намалување на генот IL-1ß и пост-транслациона модификација на AMPA рецепторите. Со оглед на тоа што аудитивниот кортекс има пониска SAR вредност (0,5 W/kg) од дорзомедијалниот регион (2,94 W/kg26), промените во невронската активност пријавени овде се чини дека се минливи.
Нашите податоци треба да ги земат предвид квалификациските SAR граници и проценките на реалните SAR вредности постигнати во церебралниот кортекс на корисниците на мобилни телефони. Тековните стандарди што се користат за заштита на јавноста ја поставуваат границата на SAR на 2 W/kg за локализирана изложеност на главата или торзото на радиофреквенции во RF опсегот од 100 kHz и 6 GHz.
Симулации на дози се извршени со користење на различни модели на човечка глава за да се утврди апсорпцијата на RF моќност во различни ткива на главата за време на општа комуникација преку глава или мобилен телефон. Покрај разновидноста на моделите на човечка глава, овие симулации истакнуваат значајни разлики или неизвесности во проценката на енергијата апсорбирана од мозокот врз основа на анатомски или хистолошки параметри како што се надворешниот или внатрешниот облик на черепот, дебелината или содржината на вода. Различните ткива на главата варираат во голема мера во зависност од возраста, полот или поединецот 56,57,58. Понатаму, карактеристиките на мобилните телефони, како што се внатрешната локација на антената и положбата на мобилниот телефон во однос на главата на корисникот, силно влијаат на нивото и дистрибуцијата на вредностите на SAR во церебралниот кортекс 59,60. Сепак, имајќи ги предвид пријавените дистрибуции на SAR во човечкиот церебрален кортекс, кои беа утврдени од модели на мобилни телефони што емитуваат радиофреквенции во опсегот од 1800 MHz 58, 59, 60, се чини дека нивоата на SAR постигнати во човечкиот аудитивен кортекс се сè уште недоволно применети за половина од човечкиот церебрален кортекс. Нашето истражување (SARACx 0.5 W/kg). Затоа, нашите податоци не ги доведуваат во прашање моменталните ограничувања на вредностите на SAR што се применуваат за јавноста.
Како заклучок, нашата студија покажува дека еднократната изложеност само на главата на LTE-1800 MHz се меша со невронските одговори на кортикалните неврони на сензорни стимули. Во согласност со претходните карактеризации на ефектите од GSM сигнализацијата, нашите резултати сугерираат дека ефектите од LTE сигнализацијата врз невронската активност варираат во зависност од здравствената состојба. Акутната невроинфламација ги сензибилизира невроните на LTE-1800 MHz, што резултира со изменета кортикална обработка на аудитивни стимули.
Податоците беа собрани на 55-дневна возраст од церебралниот кортекс на 31 возрасен машки стаорец од расата Вистар добиени во лабораторијата Жанвиер. Стаорците беа сместени во објект со контролирана влажност (50-55%) и температура (22-24 °C) со циклус светлина/темнина од 12 часа/12 часа (светлата се вклучуваат во 7:30 часот наутро) со слободен пристап до храна и вода. Сите експерименти беа извршени во согласност со упатствата утврдени од Директивата на Советот на Европските заедници (Директива на Советот 2010/63/ЕУ), кои се слични на оние опишани во Упатствата на Друштвото за невронаука за употреба на животни во истражувањата на невронауката. Овој протокол беше одобрен од Етичкиот комитет Париз-Југ и Центар (CEEA бр. 59, Проект 2014-25, Национален протокол 03729.02) користејќи процедури валидирани од овој комитет 32-2011 и 34-2012.
Животните биле навикнати на колониски комори најмалку 1 недела пред третманот со LPS и изложеноста (или лажната изложеност) на LTE-EMF.
Дваесет и два стаорци беа инјектирани интраперитонеално (ip) со E. coli LPS (250 µg/kg, серотип 0127:B8, SIGMA) разреден со стерилен изотоничен физиолошки раствор без ендотоксин 24 часа пред LTE или лажна изложеност (n по група). = 11). Кај 2-месечни машки стаорци од расата Wistar, овој третман со LPS предизвикува невроинфламаторен одговор кој е обележан во церебралниот кортекс од неколку проинфламаторни гени (фактор на туморска некроза-алфа, интерлеукин 1ß, CCL2, NOX2, NOS2) кои беа зголемени 24 часа по инјектирањето на LPS, вклучувајќи 4- и 12-кратно зголемување на нивоата на транскрипти кои го кодираат ензимот NOX2 и интерлеукин 1ß, соодветно. Во оваа временска точка од 24 часа, кортикалната микроглија покажа типична „густа“ клеточна морфологија што се очекува од LPS-предизвикана проинфламаторна активација на клетките (Слика 1), што е спротивно на LPS-предизвиканата активација од други. Клеточната проинфламаторна активација одговара на 24, 61.
Изложеноста само на главата на LTE EMF беше извршена со користење на експерименталната поставеност претходно користена за да се процени ефектот на GSM EMF26. Изложеноста на LTE беше извршена 24 часа по инјектирањето на LPS (11 животни) или без третман со LPS (5 животни). Животните беа лесно анестезирани со кетамин/ксилазин (кетамин 80 mg/kg, ip; ксилазин 10 mg/kg, ip) пред изложеноста за да се спречи движење и да се осигури дека главата на животното е во јамката антена што го емитува LTE сигналот. Репродуктивна локација подолу. Половина од стаорците од истиот кафез служеа како контролни групи (11 лажно изложени животни, од 22 стаорци претходно третирани со LPS): тие беа поставени под јамката антена и енергијата на LTE сигналот беше поставена на нула. Тежините на изложените и лажно изложените животни беа слични (p = 0,558, неспарен t-тест, ns). Сите анестезирани животни беа поставени на грејна подлога без метал за да се одржи нивната телесна температура околу 37°C во текот на целиот период. експеримент. Како и во претходните експерименти, времето на изложеност беше поставено на 2 часа. По изложеноста, поставете го животното на друга грејна подлога во операционата сала. Истата постапка на изложеност беше применета на 10 здрави стаорци (нетретирани со LPS), од кои половина беа лажно изложени од истиот кафез (p = 0,694).
Системот за експозиција беше сличен на системите 25, 62 опишани во претходните студии, со заменет генератор на радиофреквенции за да се генерираат LTE наместо GSM електромагнетни полиња. Накратко, RF генератор (SMBV100A, 3.2 GHz, Rohde & Schwarz, Германија) кој емитува LTE - 1800 MHz електромагнетно поле беше поврзан со засилувач на моќност (ZHL-4W-422+, Mini-Circuits, САД), циркулаторна пумпа (D3 1719-N, Sodhy, Франција), двонасочен спојувач (CD D 1824-2, − 30 dB, Sodhy, Франција) и четиринасочен делител на моќност (DC D 0922-4N, Sodhy, Франција), овозможувајќи истовремено изложување на четири животни. Мерач на моќност (N1921A, Agilent, САД) поврзан со двонасочен спојувач овозможи континуирано мерење и следење на инцидентната и рефлектираната моќност во уредот. Секој излез беше поврзан со јамкаста антена (Sama-Sistemi srl; Roma), овозможувајќи делумно изложување на главата на животното. Јамчестата антена се состои од печатено коло со две метални линии (диелектрична константа εr = 4,6) гравирани на изолациона епоксидна подлога. На едниот крај, уредот се состои од жица широка 1 mm што формира прстен поставен блиску до главата на животното. Како и во претходните студии26,62, специфичната стапка на апсорпција (SAR) беше определена нумерички со користење на нумерички модел на стаорец и метод на конечна разлика во временскиот домен (FDTD)63,64,65. Тие беа исто така определени експериментално во хомоген модел на стаорец со користење на Luxtron сонди за мерење на порастот на температурата. Во овој случај, SAR во W/kg се пресметува со користење на формулата: SAR = C ΔT/Δt, каде што C е топлинскиот капацитет во J/(kg K), ΔT, во °K и Δt Промена на температурата, време во секунди. Нумерички определените вредности на SAR беа споредени со експериментални вредности на SAR добиени со користење на хомоген модел, особено во еквивалентни региони на мозокот на стаорец. Разликата помеѓу нумеричките мерења на SAR и експериментално откриените SAR вредностите се помали од 30%.
Слика 2а ја прикажува распределбата на SAR во мозокот на стаорец во моделот на стаорец, што се совпаѓа со распределбата во однос на телесната тежина и големината на стаорците користени во нашата студија. Просечниот SAR на мозокот беше 0,37 ± 0,23 W/kg (средна вредност ± SD). Вредностите на SAR се највисоки во кортикалната област веднаш под јамката антена. Локалниот SAR во ACx (SARACx) беше 0,50 ± 0,08 W/kg (средна вредност ± SD) (Сл. 2б). Бидејќи телесните тежини на изложените стаорци се хомогени, а разликите во дебелината на ткивото на главата се занемарливи, се очекува вистинскиот SAR на ACx или други кортикални области да биде многу сличен помеѓу едно изложено животно и друго.
На крајот од изложеноста, на животните им беа дополнети со дополнителни дози на кетамин (20 mg/kg, ip) и ксилазин (4 mg/kg, ip) сè додека не се забележаа рефлексни движења по стискањето на задната шепа. Локален анестетик (ксилокаин 2%) беше инјектиран поткожно во кожата и темпоралниот мускул над черепот, а животните беа поставени на систем за греење без метал. По поставувањето на животното во стереотаксичната рамка, беше извршена краниотомија над левиот темпорален кортекс. Како и во нашата претходна студија66, почнувајќи од спојот на париеталните и темпоралните коски, отворот беше широк 9 mm и висок 5 mm. Дурата над ACx беше внимателно отстранета под бинокуларна контрола без оштетување на крвните садови. На крајот од постапката, беше конструирана основа во дентален акрилен цемент за атрауматска фиксација на главата на животното за време на снимањето. Поставете ја стереотаксичната рамка што го поддржува животното во комора за акустична атенуација (IAC, модел AC1).
Податоците се добиени од снимки со повеќе единици во примарниот аудитивен кортекс на 20 стаорци, вклучувајќи 10 животни претходно третирани со LPS. Екстрацелуларните снимки се добиени од низа од 16 волфрамски електроди (TDT, ø: 33 µm, < 1 MΩ) кои се состојат од два реда од 8 електроди распоредени на растојание од 1000 µm (350 µm помеѓу електродите во истиот ред). Сребрена жица (ø: 300 µm) за заземјување е вметната помеѓу темпоралната коска и контралатералната дура. Проценетата локација на примарниот ACx е 4-7 mm постериорно од брегмата и 3 mm вентрално од супратемпоралниот шев. Суровиот сигнал е засилен 10.000 пати (TDT Medusa), а потоа е обработен од повеќеканален систем за собирање податоци (RX5, TDT). Сигналите собрани од секоја електрода се филтрираат (610-10.000 Hz) за да се извлече активноста со повеќе единици (MUA). Нивоата на активирање се внимателно поставени за секоја електрода (од коавтори слепи за изложени или лажно изложени состојби) за да се избере најголемиот акционен потенцијал од сигналот. Онлајн и офлајн инспекцијата на брановите форми покажа дека MUA собраната овде се состои од акциони потенцијали генерирани од 3 до 6 неврони во близина на електродите. На почетокот на секој експеримент, ја поставивме позицијата на низата електроди така што два реда од осум електроди можеа да земат примероци од неврони, од ниски до високи фреквентни одговори кога се изведуваат во рострална ориентација.
Акустичните стимули беа генерирани во Matlab, пренесени до систем за испорака на звук (TDT) базиран на RP2.1 и испратени до звучник Fostex (FE87E). Звучникот беше поставен 2 cm од десното уво на стаорецот, на кое растојание звучникот произведуваше рамен фреквенциски спектар (± 3 dB) помеѓу 140 Hz и 36 kHz. Калибрацијата на звучникот беше извршена со користење на шум и чисти тонови снимени со микрофон Bruel и Kjaer 4133 поврзан со претпојачало B&K 2169 и дигитален рекордер Marantz PMD671. Спектралното временско рецептивно поле (STRF) беше определено со користење на 97 гама-тонски фреквенции, кои опфаќаат 8 (0,14–36 kHz) октави, презентирани по случаен редослед на 75 dB SPL на 4,15 Hz. Областа на фреквенциски одзив (FRA) се одредува со користење на истиот сет на тонови и презентирани по случаен редослед на 2 Hz од 75 до 5 dB SPL. Секоја фреквенција е претставена осум пати на секој интензитет.
Исто така, беа оценети и одговорите на природните стимули. Во претходните студии, забележавме дека вокализациите кај стаорци ретко предизвикуваат силни одговори кај ACx, без оглед на невронската оптимална фреквенција (BF), додека специфичните за ксенографтот (на пр., вокализации кај птици пејачки или морско прасе) обично ја опфаќаат целата тонска мапа. Затоа, тестиравме кортикални одговори на вокализациите кај морско прасе (свирчето што се користеше во 36 беше поврзано со 1 секунда стимули, презентирано 25 пати).

Исто така, можеме да ги прилагодиме RF пасивните компоненти според вашите барања. Можете да влезете на страницата за прилагодување за да ги обезбедите спецификациите што ви се потребни.
https://www.keenlion.com/customization/

Емали:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com