Вести

Хвала вам што сте посетили Nature.com. Верзија прегледача коју користите има ограничену подршку за CSS. За најбоље искуство, препоручујемо вам да користите ажурирани прегледач (или да искључите режим компатибилности у Internet Explorer-у). У међувремену, како бисмо осигурали континуирану подршку, приказиваћемо сајт без стилова и JavaScript-а.
Стално растућа потражња за комуникацијом путем мобилне телефоније довела је до континуиране појаве бежичних технологија (Г), које могу имати различите утицаје на биолошке системе. Да бисмо ово тестирали, изложили смо пацове излагању једне главе електромагнетном пољу (ЕМП) дугорочне еволуције (ЛТЕ) -1800 MHz током 2 сата. Затим смо проценили ефекат акутне неуроинфламације изазване липополисахаридом на просторну покривеност микроглије и електрофизиолошку неуронску активност у примарном аудиторном кортексу (АКx). Просечан САР у АКx је 0,5 W/кг. Снимци са више јединица показују да ЛТЕ-ЕМП покреће смањење интензитета одговора на чисте тонове и природне вокализације, док повећава акустични праг за ниске и средње фреквенције. Имунохистохемија Iba1 није показала промене у подручју покривеном микроглијалним телима и процесима. Код здравих пацова, иста ЛТЕ изложеност није изазвала промене у интензитету одговора и акустичним праговима. Наши подаци показују да акутна неуроинфламација сензибилизује неуроне на ЛТЕ-ЕМП, што резултира измењеном обрадом акустичних стимулуса у АКx.
Електромагнетно окружење човечанства драматично се променило у последње три деценије због континуираног ширења бежичних комуникација. Тренутно се више од две трећине становништва сматра корисницима мобилних телефона (МТ). Ширење ове технологије у великим размерама изазвало је забринутост и дебату о потенцијално опасним ефектима импулсних електромагнетних поља (ЕМП) у радио-фреквентном (РФ) опсегу, која емитују МТ или базне станице и кодирају комуникације. Ово питање јавног здравља инспирисало је бројне експерименталне студије посвећене истраживању ефеката апсорпције радиофреквенција у биолошким ткивима1. Неке од ових студија тражиле су промене у активности неуронске мреже и когнитивним процесима, с обзиром на близину мозга РФ изворима под свеприсутном употребом МТ. Многе објављене студије баве се ефектима импулсно модулисаних сигнала који се користе у глобалном систему за мобилне комуникације друге генерације (2Г) за ГСМ или широкопојасном систему са вишеструким приступом са кодном дивизијом (WCDMA)/треће генерације универзалних мобилних телекомуникационих система (WCDMA/3Г УМТС)2,3,4,5. Мало се зна о ефектима радио-фреквентних сигнала који се користе у мобилним услугама четврте генерације (4Г), које се ослањају на... потпуно дигитална технологија интернет протокола названа технологија Лонг Терм Еволутион (ЛТЕ). Покренута 2011. године, очекује се да ће ЛТЕ услуга мобилних телефона достићи 6,6 милијарди глобалних ЛТЕ претплатника у јануару 2022. (ГСМА: //gsacom.com). У поређењу са ГСМ (2Г) и ВЦДМА (3Г) системима заснованим на шемама модулације са једним носачем, ЛТЕ користи ортогонално фреквентно мултиплексирање (ОФДМ) као основни формат сигнала. Широм света, ЛТЕ мобилне услуге користе низ различитих фреквентних опсега између 450 и 3700 MHz, укључујући опсеге од 900 и 1800 MHz који се такође користе у ГСМ-у.
Способност излагања РФ-у да утиче на биолошке процесе у великој мери је одређена специфичном стопом апсорпције (САР) израженом у W/kg, која мери енергију апсорбовану у биолошком ткиву. Ефекти акутног 30-минутног излагања главе ЛТЕ сигналима од 2,573 GHz на активност глобалне неуронске мреже недавно су истражени код здравих људских добровољаца. Користећи фМРИ у стању мировања, примећено је да излагање ЛТЕ-у може изазвати спонтане споре флуктуације фреквенција и промене у интра- или интеррегионалној повезаности, док су просторни вршни нивои САР-а, просечни на 10 г ткива, процењени на између 0,42 и 1,52 W/kg, према темама 7, 8, 9. ЕЕГ анализа под сличним условима излагања (трајање од 30 минута, процењени вршни ниво САР-а од 1,34 W/kg коришћењем репрезентативног модела људске главе) показала је смањену спектралну снагу и хемисферичку кохерентност у алфа и бета опсезима. Међутим, две друге студије засноване на ЕЕГ анализи откриле су да 20 или 30 минута излагања главе ЛТЕ-у, са максималним локалним нивоима САР-а постављеним на око 2 W/kg, није имало детектабилне... ефекат11 или је резултирао смањењем спектралне снаге у алфа опсегу, док се когниција није променила у функцији процењеној Струповим тестом 12. Значајне разлике су такође пронађене у резултатима ЕЕГ-а или когнитивних студија које су се посебно бавиле ефектима изложености ГСМ или УМТС ЕМП-у. Сматра се да настају због варијација у дизајну методе и експерименталним параметрима, укључујући тип и модулацију сигнала, интензитет и трајање изложености, или због хетерогености код људи у погледу старости, анатомије или пола.
До сада је мало студија на животињама коришћено да би се утврдило како изложеност ЛТЕ сигнализацији утиче на функцију мозга. Недавно је објављено да је системска изложеност мишева у развоју од касне ембрионалне фазе до одбијања од дојења (30 мин/дан, 5 дана/недељно, са просечном SAR вредности целог тела од 0,5 или 1 W/kg) резултирала измењеним моторичким и апетитним понашањем у одраслом добу 14. Утврђено је да поновљена системска изложеност (2 ha дневно током 6 недеља) код одраслих пацова изазива оксидативни стрес и смањује амплитуду визуелних евоцираних потенцијала добијених из оптичког нерва, са максималним SAR-ом процењеним на чак 10 mW/kg 15.
Поред анализе на вишеструким скалама, укључујући ћелијски и молекуларни ниво, модели глодара могу се користити за проучавање ефеката изложености РФ током болести, као што је раније било усмерено на GSM или WCDMA/3G UMTS ЕМФ у контексту акутне неуроинфламације. Студије су показале ефекте напада, неуродегенеративних болести или глиома 16,17,18,19,20.
Глодари којима је убризган липополисахарид (ЛПС) представљају класичан преклинички модел акутних неуроинфламаторних одговора повезаних са бенигним заразним болестима изазваним вирусима или бактеријама које сваке године погађају већину популације. Ово инфламаторно стање доводи до реверзибилне болести и депресивног бихејвиоралног синдрома који се карактерише грозницом, губитком апетита и смањеном социјалном интеракцијом. Резидентни фагоцити ЦНС-а, попут микроглије, кључне су ефекторске ћелије овог неуроинфламаторног одговора. Третман глодара ЛПС-ом покреће активацију микроглије коју карактерише ремоделирање њиховог облика и ћелијских процеса и дубоке промене у профилу транскриптома, укључујући повећање регулације гена који кодирају проинфламаторне цитокине или ензиме, који утичу на неуронске мреже. Активности 22, 23, 24.
Проучавајући ефекте једнократног двочасовног излагања главе ГСМ-1800 MHz ЕМП-у код пацова третираних ЛПС-ом, открили смо да ГСМ сигнализација покреће ћелијске одговоре у можданој кори, утичући на експресију гена, фосфорилацију глутаматних рецептора, неуронско Мета-евоцирано паљење и морфологију микроглије у можданој кори. Ови ефекти нису откривени код здравих пацова који су примили исто ГСМ излагање, што сугерише да ЛПС-ом изазвано неуроинфламаторно стање сензибилизује ћелије ЦНС-а на ГСМ сигнализацију. Фокусирајући се на слушни кортекс (АКx) пацова третираних ЛПС-ом, где је локални САР у просеку износио 1,55 W/kg, приметили смо да је излагање ГСМ-у резултирало повећањем дужине или гранања микроглијалних процеса и смањењем неуронских одговора изазваних чистим тоновима и. Природна стимулација 28.
У овој студији, циљ нам је био да испитамо да ли излагање само глави ЛТЕ-1800 MHz сигналима може такође променити микроглијалну морфологију и неуронску активност у АЦx, смањујући снагу излагања за две трећине. Овде показујемо да ЛТЕ сигнализација није имала утицаја на микроглијалне процесе, али је ипак изазвала значајно смањење кортикалне активности изазване звуком у АЦx пацова третираних ЛПС-ом са вредношћу SAR од 0,5 W/kg.
С обзиром на претходне доказе да је излагање ГСМ-1800 MHz променило микроглијску морфологију у проинфламаторним условима, истражили смо овај ефекат након излагања ЛТЕ сигнализацији.
Одрасли пацови су убризгани ЛПС 24 сата пре лажног излагања само глави или излагања ЛТЕ-1800 MHz. Након излагања, неуроинфламаторни одговори изазвани ЛПС-ом су успостављени у можданој кори, што је показано повећањем проинфламаторних гена и променама у морфологији кортикалне микроглије (Слика 1). Снага којој је изложена ЛТЕ глава је подешена да би се добио просечан ниво SAR-а од 0,5 W/kg у ACx (Слика 2). Да бисмо утврдили да ли микроглија активирана ЛПС-ом реагује на ЛТЕ ЕМФ, анализирали смо кортикалне пресеке обојене анти-Iba1 који су селективно обележавали ове ћелије. Као што је приказано на Слици 3а, у ACx пресецима фиксираним 3 до 4 сата након лажног или ЛТЕ излагања, микроглија је изгледала изузетно слично, показујући „густу“ ћелијску морфологију изазвану проинфламаторним третманом ЛПС-ом (Слика 1). У складу са одсуством морфолошких одговора, квантитативна анализа слике није открила значајне разлике у укупној површини (неупарени t-тест, p = 0,308) или површини (p = 0,196) и густина (p = 0,061) имунореактивности на Iba1 при поређењу изложености ћелијским телима обојеним Iba 1 код LTE пацова у односу на животиње које су биле лажно изложени (слике 3б-д).
Ефекти ЛПС ип ињекције на морфологију кортикалне микроглије. Репрезентативни приказ микроглије у короналном делу мождане коре (дорзомедијални регион) 24 сата након интраперитонеалне ињекције ЛПС-а или носача (контрола). Ћелије су обојене анти-Iba1 антителом као што је претходно описано. Проинфламаторни третман ЛПС-ом је резултирао променама у морфологији микроглије, укључујући проксимално задебљање и повећање кратких секундарних грана ћелијских процеса, што је резултирало „густим“ изгледом. Скала: 20 µм.
Дозиметријска анализа специфичне брзине апсорпције (SAR) у мозгу пацова током излагања LTE-у од 1800 MHz. Претходно описани хетерогени модел фантомског пацова и петљасте антене62 коришћен је за процену локалног SAR-а у мозгу, са кубном мрежом од 0,5 мм3. (а) Глобални приказ модела пацова у подешавању експозиције са петљастом антеном изнад главе и металним термичким јастучићем (жутим) испод тела. (б) Дистрибуција SAR вредности у одраслом мозгу при просторној резолуцији од 0,5 мм3. Подручје ограничено црним обрисом у сагиталном пресеку одговара примарном слушном кортексу где се анализира микроглијална и неуронска активност. Скала SAR вредности у боји примењује се на све нумеричке симулације приказане на слици.
Микроглија убризгана ЛПС-ом у слушном кортексу пацова након излагања ЛТЕ или шам излагању.(а) Репрезентативни наслагани приказ микроглије обојене анти-Иба1 антителом у короналним пресецима слушног кортекса пацова перфузованог ЛПС-ом 3 до 4 сата након шам излагања или ЛТЕ излагања (излагање). Скала: 20 µм.(бд) Морфометријска процена микроглије 3 до 4 сата након шам излагања (отворене тачке) или ЛТЕ излагања (излагање, црне тачке).(б, ц) Просторна покривеност (б) микроглија маркера Иба1 и подручја ћелијских тела позитивних на Иба1 (ц). Подаци представљају подручје бојења анти-Иба1 нормализовано на средњу вредност код животиња изложених шам излагању.(д) Број ћелијских тела микроглије обојених анти-Иба1. Разлике између шам (н = 5) и ЛТЕ (н = 6) животиња нису биле значајне (п > 0,05, неупарени t-тест). Горња и доња ивица оквира, горња и доња линија представљају 25-75. перцентил и 5-95. перцентил, респективно. Средња вредност је означена црвеном бојом у оквиру.
Табела 1 сумира број животиња и вишејединичне снимке добијене у примарном аудиторном кортексу четири групе пацова (Sham, Exposed, Sham-LPS, Exposed-LPS). У резултатима испод, укључујемо све снимке који показују значајно спектрално темпорално рецептивно поље (STRF), тј. тонално изазване одговоре најмање 6 стандардних девијација веће од спонтаних брзина паљења (видети Табелу 1). Применом овог критеријума, одабрали смо 266 записа за Sham групу, 273 записа за Exposed групу, 299 записа за Sham-LPS групу и 295 записа за Exposed-LPS групу.
У наредним пасусима, прво ћемо описати параметре извучене из спектрално-временског рецептивног поља (то јест, одговор на чисте тонове) и одговор на ксеногене специфичне вокализације. Затим ћемо описати квантификацију површине фреквентног одзива добијене за сваку групу. Узимајући у обзир присуство „угнежђених података“30 у нашем експерименталном дизајну, све статистичке анализе су извршене на основу броја позиција у низу електрода (последњи ред у Табели 1), али сви ефекти описани у наставку су такође засновани на броју позиција у свакој групи. Укупан број прикупљених вишејединичних снимака (трећи ред у Табели 1).
Слика 4а приказује оптималну расподелу фреквенција (BF, која изазива максимални одговор на 75 dB SPL) кортикалних неурона добијених код животиња третираних LPS-ом, као и код животиња које су биле изложене утицају. Фреквентни опсег BF у обе групе је проширен од 1 kHz до 36 kHz. Статистичка анализа је показала да су ове расподеле сличне (хи-квадрат, p = 0,278), што сугерише да се поређења између две групе могу направити без пристрасности узорковања.
Ефекти изложености ЛТЕ на квантификоване параметре кортикалних одговора код животиња третираних ЛПС-ом. (а) Дистрибуција БФ у кортикалним неуронима животиња третираних ЛПС-ом изложених ЛТЕ-у (црно) и лажно изложених ЛТЕ-у (бело). Нема разлике између две дистрибуције. (бф) Ефекат изложености ЛТЕ-у на параметре који квантификују спектрално темпорално рецептивно поље (СТРФ). Јачина одговора је значајно смањена (*п < 0,05, неупарени т-тест) и код СТРФ-а (укупна јачина одговора) и код оптималних фреквенција (б,ц). Трајање одговора, пропусни опсег одговора и константа пропусног опсега (дф). И јачина и временска поузданост одговора на вокализације су смањени (г, х). Спонтана активност није значајно смањена (и). (*п < 0,05, неупарени т-тест). (ј,к) Ефекти изложености ЛТЕ-у на кортикалне прагове. Средњи прагови су били значајно виши код пацова изложених ЛТЕ-у у поређењу са пацовима који су лажно изложени. Овај ефекат је израженији на ниским и средњим фреквенцијама.
Слике 4б-ф приказују дистрибуцију параметара изведених из СТРФ-а за ове животиње (средње вредности означене црвеним линијама). Ефекти излагања ЛТЕ на животиње третиране ЛПС-ом указују на смањену неуронску ексцитабилност. Прво, укупни интензитет одговора и одговори били су значајно нижи код БФ у поређењу са животињама третираним шам-ЛПС-ом (Сл. 4б,ц неупарени т-тест, p = 0,0017; и p = 0,0445). Слично томе, одговори на комуникационе звукове су се смањили и у снази одговора и у поузданости између покушаја (Сл. 4г,х; неупарени т-тест, p = 0,043). Спонтана активност је смањена, али овај ефекат није био значајан (Сл. 4и; p = 0,0745). Трајање одговора, пропусни опсег подешавања и латенција одговора нису били погођени излагањем ЛТЕ-у код животиња третираних ЛПС-ом (Сл. 4д-ф), што указује да излагање ЛТЕ-у код животиња третираних ЛПС-ом није погођено излагањем ЛТЕ-у на селективност фреквенције и прецизност почетних одговора.
Затим смо проценили да ли су прагови чистог тона кортикалног чула измењени излагањем ЛТЕ-у. Из површине фреквентног одзива (FRA) добијене из сваког снимка, одредили смо слушне прагове за сваку фреквенцију и усреднили ове прагове за обе групе животиња. Слика 4ј приказује средње (± сем) прагове од 1,1 до 36 kHz код пацова третираних ЛПС-ом. Поређење слушних прагова група „Sham“ и „Exposed“ показало је значајно повећање прагова код изложених животиња у поређењу са „Sham“ животињама (Слика 4ј), ефекат који је био израженији на ниским и средњим фреквенцијама. Прецизније, на ниским фреквенцијама (< 2,25 kHz), удео А1 неурона са високим прагом се повећао, док се удео неурона са ниским и средњим прагом смањио (хи-квадрат = 43,85; p < 0,0001; Слика 4к, лева слика). Исти ефекат је примећен на средњој фреквенцији (2,25 < Freq(kHz) < 11): већи удео кортикалних снимака са средњим праговима и мањи удео неурона са ниским праговима у поређењу са неекспонираном групом (Хи-квадрат = 71,17; p < 0,001; слика 4k, средњи панел). Такође је постојала значајна разлика у прагу за високофреквентне неуроне (≥ 11 kHz, p = 0,0059); удео неурона са ниским прагом се смањио, а удео неурона са средњим високим прагом се повећао (хи-квадрат = 10,853; p = 0,04 слика 4k, десни панел).
Слика 5а приказује оптималну расподелу фреквенција (BF, која изазива максимални одговор на 75 dB SPL) кортикалних неурона добијених код здравих животиња за групе под дејством и изложене групе. Статистичка анализа је показала да су две расподеле сличне (хи-квадрат, p = 0,157), што сугерише да се поређења између две групе могу направити без пристрасности узорковања.
Ефекти изложености ЛТЕ на квантификоване параметре кортикалних одговора код здравих животиња.(а) Дистрибуција БФ у кортикалним неуронима здравих животиња изложених ЛТЕ (тамноплава) и лажно изложених ЛТЕ (светлоплава). Нема разлике између две дистрибуције.(бф) Ефекат изложености ЛТЕ на параметре који квантификују спектрално темпорално рецептивно поље (СТРФ). Није било значајне промене у интензитету одговора преко СТРФ-а и оптималних фреквенција (б,ц). Постоји благо повећање трајања одговора (д), али није било промене у пропусном опсегу одговора и пропусном опсегу (е, ф). Ни јачина ни временска поузданост одговора на вокализације се нису променили (г, х). Није било значајне промене у спонтаној активности (и).(*п < 0,05 неупарени t-тест).(ј,к) Ефекти изложености ЛТЕ на кортикалне прагове. У просеку, прагови се нису значајно променили код пацова изложених ЛТЕ у поређењу са пацовима изложеним лажно, али су виши фреквентни прагови били нешто нижи код изложених животиња.
Слике 5б-ф приказују бокс-дијаграме који представљају дистрибуцију и средњу вредност (црвена линија) параметара изведених из два сета STRF-ова. Код здравих животиња, сама изложеност LTE-у имала је мали утицај на средњу вредност STRF параметара. У поређењу са Sham групом (светлоплаве наспрам тамноплавих кутија за изложену групу), изложеност LTE-у није променила ни укупни интензитет одговора нити одговор BF (Сл. 5б,ц; неупарени t-тест, p = 0,2176 и p = 0,8696 респективно). Такође није било утицаја на спектрални пропусни опсег и латенцију (p = 0,6764 и p = 0,7129, респективно), али је дошло до значајног повећања трајања одговора (p = 0,047). Такође није било утицаја на јачину вокализационих одговора (Сл. 5г, p = 0,4375), поузданост ових одговора између покушаја (Сл. 5х, p = 0,3412) и спонтану активност (Сл. 5).5и; p = 0,3256).
Слика 5ј приказује средње (± сем) прагове од 1,1 до 36 kHz код здравих пацова. Није показала значајну разлику између лажних и изложених пацова, осим нешто нижег прага код изложених животиња на високим фреквенцијама (11–36 kHz) (неупарени t-тест, p = 0,0083). Овај ефекат одражава чињеницу да је код изложених животиња, у овом фреквентном опсегу (хи-квадрат = 18,312, p = 0,001; Слика 5к), било нешто више неурона са ниским и средњим праговима (док је са високим праговима било мање неурона).
Закључно, када су здраве животиње биле изложене ЛТЕ, није било утицаја на снагу одговора на чисте тонове и сложене звукове као што су вокализације. Штавише, код здравих животиња, кортикални слушни прагови били су слични између изложених и лажних животиња, док је код животиња третираних ЛПС-ом изложеност ЛТЕ резултирала значајним повећањем кортикалних прагова, посебно у опсегу ниских и средњих фреквенција.
Наша студија је показала да је код одраслих мужјака пацова који су доживели акутну неуроинфламацију, излагање ЛТЕ-1800 MHz са локалним SARACx од 0,5 W/kg (видети Методе) резултирало значајним смањењем интензитета звучно изазваних одговора у примарним снимцима комуникације. Ове промене у неуронској активности догодиле су се без икакве видљиве промене у обиму просторног домена покривеног микроглијалним процесима. Овај ефекат ЛТЕ на интензитет кортикално изазваних одговора није примећен код здравих пацова. Узимајући у обзир сличност у оптималној расподели фреквенција између јединица снимања код животиња изложених ЛТЕ-у и лажно изложених животиња, разлике у неуронској реактивности могу се приписати биолошким ефектима ЛТЕ сигнала, а не пристрасности узорковања (Слика 4а). Штавише, одсуство промена у латенцији одговора и спектралном подешавању пропусног опсега код пацова изложених ЛТЕ-у сугерише да су, највероватније, ови снимци узорковани из истих кортикалних слојева, који се налазе у примарним ACx, а не у секундарним регионима.
Колико нам је познато, ефекат ЛТЕ сигнализације на неуронске одговоре није раније објављен. Међутим, претходне студије су документовале способност ГСМ-1800 MHz или континуираног таласа (CW) од 1800 MHz да промени неуронску ексцитабилност, иако са значајним разликама у зависности од експерименталног приступа. Убрзо након излагања CW од 1800 MHz на нивоу SAR од 8,2 W/kg, снимци из ганглија пужева показали су смањене прагове за покретање акционих потенцијала и неуронске модулације. С друге стране, активност спајкова и експлозија у примарним неуронским културама добијеним из мозга пацова смањена је излагањем GSM-1800 MHz или CW од 1800 MHz током 15 минута на SAR од 4,6 W/kg. Ова инхибиција је била само делимично реверзибилна у року од 30 минута од излагања. Потпуно утишавање неурона постигнуто је при SAR од 9,2 W/kg. Анализа доза-одговор показала је да је ГСМ-1800 MHz био ефикаснији од CW од 1800 MHz у сузбијању активности експлозија, што сугерише да неурони... Одговори зависе од модулације РФ сигнала.
У нашем окружењу, кортикално евоцирани одговори су прикупљени in vivo 3 до 6 сати након завршетка двочасовног излагања само глави. У претходној студији, истраживали смо ефекат GSM-1800 MHz при SARACx од 1,55 W/kg и нисмо пронашли значајан ефекат на кортикалне одговоре изазване звуком код здравих пацова. Овде је једини значајан ефекат изазван код здравих пацова излагањем LTE-1800 при 0,5 W/kg SARACx био благо повећање трајања одговора након презентације чистих тонова. Овај ефекат је тешко објаснити јер није праћен повећањем интензитета одговора, што сугерише да се ово дуже трајање одговора јавља са истим укупним бројем акционих потенцијала које активирају кортикални неурони. Једно објашњење би могло бити да излагање LTE може смањити активност неких инхибиторних интернеурона, јер је документовано да у примарном ACx инхибиција унапред контролише трајање одговора пирамидалних ћелија покренутих ексцитаторним таламичким уносом 33, 34, 35, 36, 37.
Насупрот томе, код пацова подвргнутих неуроинфламацији изазваној ЛПС-ом, излагање ЛТЕ није имало утицаја на трајање неуронског паљења изазваног звуком, али су значајни ефекти откривени на јачину изазваних одговора. У ствари, у поређењу са неуронским одговорима забележеним код пацова који су били изложени ЛПС-у, неурони код пацова третираних ЛПС-ом изложених ЛТЕ показали су смањење интензитета својих одговора, ефекат примећен и при презентовању чистих тонова и природних вокализација. Смањење интензитета одговора на чисте тонове догодило се без сужавања спектралног опсега подешавања од 75 dB, а пошто се догодило при свим интензитетима звука, резултирало је повећањем акустичних прагова кортикалних неурона на ниским и средњим фреквенцијама.
Смањење јачине евоцираног одговора показало је да је ефекат ЛТЕ сигнализације при SARACx од 0,5 W/kg код животиња третираних LPS-ом био сличан оном код GSM-1800 MHz примењеног при три пута већем SARACx (1,55 W/kg)28. Што се тиче GSM сигнализације, излагање главе ЛТЕ-1800 MHz може смањити неуронску ексцитабилност код пацовских ACx неурона изложених неуроинфламацији изазваној LPS-ом. У складу са овом хипотезом, такође смо приметили тренд ка смањеној поузданости испитивања неуронских одговора на вокализацију (Сл. 4h) и смањеној спонтаној активности (Сл. 4i). Међутим, било је тешко утврдити in vivo да ли ЛТЕ сигнализација смањује неуронску интринзичну ексцитабилност или смањује синаптички унос, чиме контролише неуронске одговоре у ACx.
Прво, ови слабији одговори могу бити последица интринзично смањене ексцитабилности кортикалних ћелија након излагања ЛТЕ 1800 MHz. Подржавајући ову идеју, ГСМ-1800 MHz и 1800 MHz-CW смањили су активност експлозије када су директно примењени на примарне културе кортикалних неурона пацова са нивоима SAR од 3,2 W/kg и 4,6 W/kg, респективно, али је био потребан праг нивоа SAR да би се значајно смањила активност експлозије. Залажући се за смањену интринзичну ексцитабилност, такође смо приметили ниже стопе спонтаног паљења код изложених животиња него код лажно изложених животиња.
Друго, изложеност ЛТЕ може такође утицати на синаптички пренос из таламо-кортикалних или кортикално-кортикалних синапси. Бројни записи сада показују да, у слушном кортексу, ширина спектралног подешавања није искључиво одређена аферентним таламичким пројекцијама, већ да интракортикалне везе дају додатни спектрални улаз кортикалним местима39,40. У нашим експериментима, чињеница да је кортикални STRF показао сличне пропусне опсеге код изложених и лажно изложених животиња индиректно је сугерисала да ефекти изложености ЛТЕ нису били ефекти на кортикално-кортикалну повезаност. Ово такође сугерише да већа повезаност у другим кортикалним регионима изложеним при SAR него што је измерено у ACx (Слика 2) можда није одговорна за измењене одговоре пријављене овде.
Овде је већи удео кортикалних снимака изложених ЛПС-у показао високе прагове у поређењу са животињама које су биле лажно изложени ЛПС-у. С обзиром на то да је предложено да је кортикални акустични праг првенствено контролисан снагом таламо-кортикалне синапсе39,40, може се сумњати да је таламо-кортикална трансмисија делимично смањена излагањем, било на пресинаптчком (смањено ослобађање глутамата) или постсинаптчком нивоу (смањен број или афинитет рецептора).
Слично ефектима GSM-1800 MHz, измењени неуронски одговори изазвани LTE-ом јавили су се у контексту неуроинфламације изазване LPS-ом, коју карактеришу микроглијални одговори. Тренутни докази указују на то да микроглија снажно утиче на активност неуронских мрежа у нормалном и патолошком мозгу41,42,43. Њихова способност да модулирају неуротрансмисију зависи не само од производње једињења која производе, а која могу или могу ограничити неуротрансмисију, већ и од високе покретљивости њихових ћелијских процеса. У можданој кори, и повећана и смањена активност неуронских мрежа покреће брзо ширење микроглијалног просторног домена због раста микроглијалних процеса44,45. Конкретно, микроглијалне избочине се регрутују у близини активираних таламокортикалних синапси и могу инхибирати активност ексцитаторних синапси путем механизама који укључују локалну производњу аденозина посредовану микроглијом.
Код пацова третираних ЛПС-ом подвргнутих ГСМ-у од 1800 MHz са SARACx-ом од 1,55 W/kg, дошло је до смањења активности ACx неурона са растом микроглијалних процеса обележених значајним подручјима обојеним Iba1 у повећању ACx28. Ово запажање сугерише да ремоделирање микроглије изазвано излагањем ГСМ-у може активно допринети смањењу неуронских одговора изазваних звуком изазваних ГСМ-ом. Наша тренутна студија се противи овој хипотези у контексту излагања главе ЛТЕ-у са SARACx-ом ограниченим на 0,5 W/kg, јер нисмо пронашли повећање просторног домена покривеног микроглијалним процесима. Међутим, ово не искључује било какав ефекат ЛТЕ сигнализације на микроглију активирану ЛПС-ом, што заузврат може утицати на неуронску активност. Потребна су даља истраживања да би се одговорило на ово питање и утврдили механизми којима акутна неуроинфламација мења неуронске одговоре на ЛТЕ сигнализацију.
Колико нам је познато, ефекат ЛТЕ сигнала на слушну обраду није раније проучаван. Наше претходне студије 26,28 и тренутна студија показале су да је у условима акутне упале, излагање само главе GSM-1800 MHz или LTE-1800 MHz резултирало функционалним променама у неуронским одговорима у ACx, што показује повећање прага слуха. Из најмање два главна разлога, кохлеарна функција не би требало да буде погођена нашим излагањем ЛТЕ. Прво, као што је приказано у дозиметријској студији приказаној на слици 2, највиши нивои SAR-а (близу 1 W/kg) налазе се у дорзомедијалном кортексу (испод антене) и значајно се смањују како се човек креће латералније и латералније. Вентрални део главе. Може се проценити да је око 0,1 W/kg на нивоу ушне шкољке пацова (испод ушног канала). Друго, када су уши заморца биле изложене 2 месеца GSM-у 900 MHz (5 дана у недељи, 1 сат дневно, SAR између 1 и 4 W/kg), постојало је... Нису биле уочљиве промене у величини отоакустичких прагова за емисију и слушне одговоре можданог стабла изобличења 47. Штавише, поновљено излагање главе GSM 900 или 1800 MHz при локалном SAR-у од 2 W/kg није утицало на функцију спољашњих длачица кохлее код здравих пацова48,49. Ови резултати поклапају се са подацима добијеним код људи, где су истраживања показала да излагање ЕМФ-у са GSM мобилних телефона у трајању од 10 до 30 минута нема конзистентан ефекат на слушну обраду процењену на нивоу кохлее50,51,52 или можданог стабла53,54.
У нашој студији, промене неуронске паљбе изазване ЛТЕ-ом примећене су in vivo 3 до 6 сати након завршетка излагања. У претходној студији на дорзомедијалном делу кортекса, неколико ефеката изазваних ГСМ-1800 MHz, примећених 24 сата након излагања, више није било могуће детектовати 72 сата након излагања. То је случај са експанзијом микроглијалних процеса, смањењем експресије гена IL-1ß и посттранслационом модификацијом АМПА рецептора. Узимајући у обзир да аудиторни кортекс има нижу вредност SAR-а (0,5 W/kg) од дорзомедијалног региона (2,94 W/kg26), промене у неуронској активности које су овде пријављене изгледају пролазне.
Наши подаци треба да узму у обзир квалификована SAR ограничења и процене стварних SAR вредности постигнутих у можданој кори корисника мобилних телефона. Тренутни стандарди који се користе за заштиту јавности постављају SAR ограничење на 2 W/kg за локализовано излагање главе или трупа радио-фреквенцијама у РФ опсегу од 100 kHz и 6 GHz.
Симулације доза су спроведене коришћењем различитих модела људске главе како би се одредила апсорпција РФ снаге у различитим ткивима главе током опште комуникације главом или мобилним телефоном. Поред разноликости модела људске главе, ове симулације истичу значајне разлике или несигурности у процени енергије коју апсорбује мозак на основу анатомских или хистолошких параметара као што су спољашњи или унутрашњи облик лобање, дебљина или садржај воде. Различита ткива главе се значајно разликују у зависности од старости, пола или појединца 56,57,58. Штавише, карактеристике мобилног телефона, као што су унутрашња локација антене и положај мобилног телефона у односу на главу корисника, снажно утичу на ниво и дистрибуцију SAR вредности у можданој кори 59,60. Међутим, с обзиром на пријављене SAR дистрибуције у људској можданој кори, које су утврђене на основу модела мобилних телефона који емитују радио фреквенције у опсегу од 1800 MHz 58, 59, 60, чини се да су нивои SAR постигнути у људском слушном кортексу још увек недовољно примењени у односу на половину људске мождане коре. Наша студија (SARACx 0,5 W/kg). Стога, наши подаци не доводе у питање тренутна ограничења вредности SAR-а која се примењују на јавност.
Закључно, наша студија показује да једнократно излагање само главе ЛТЕ-1800 MHz омета неуронске одговоре кортикалних неурона на сензорне стимулусе. У складу са претходним карактеризацијама ефеката ГСМ сигнализације, наши резултати сугеришу да ефекти ЛТЕ сигнализације на неуронску активност варирају у зависности од здравственог стања. Акутна неуроинфламација сензибилизује неуроне на ЛТЕ-1800 MHz, што резултира измењеном кортикалном обрадом слушних стимулуса.
Подаци су прикупљени у старости од 55 дана из мождане коре 31 одраслог мужјака Вистар пацова добијеног у лабораторији Жанвије. Пацови су смештени у објекту са контролисаном влажношћу (50-55%) и температуром (22-24 °C) са циклусом светлости/мрака од 12 сати/12 сати (светла се пале у 7:30 ујутру) са слободним приступом храни и води. Сви експерименти су спроведени у складу са смерницама које је утврдила Директива Савета Европских заједница (Директива Савета 2010/63/ЕУ), а које су сличне онима описаним у Смерницама Друштва за неуронауке за употребу животиња у неуронаучним истраживањима. Овај протокол је одобрио Етички комитет Париз-Суд и Центар (CEEA бр. 59, Пројекат 2014-25, Национални протокол 03729.02) користећи процедуре које је овај комитет валидирао 32-2011 и 34-2012.
Животиње су навикаване на коморе колонија најмање 1 недељу пре третмана ЛПС-ом и излагања (или лажног излагања) ЛТЕ-ЕМФ-у.
Двадесет два пацова су интраперитонеално (ип) убризгана са ЛПС-ом Е. цоли (250 µг/кг, серотип 0127:Б8, СИГМА) разблаженим стерилним изотоничним физиолошким раствором без ендотоксина 24 сата пре ЛТЕ или лажне експозиције (н по групи). = 11). Код мужјака пацова Вистар старих 2 месеца, овај третман ЛПС-ом производи неуроинфламаторни одговор који је обележен у можданој кори неколико проинфламаторних гена (фактор туморске некрозе-алфа, интерлеукин 1β, CCL2, NOX2, NOS2) који су били појачани 24 сата након ињекције ЛПС-а, укључујући 4- и 12-струко повећање нивоа транскрипата који кодирају ензим NOX2 и интерлеукин 1β, респективно. У овом временском тренутку од 24 сата, кортикална микроглија је показала типичну „густу“ ћелијску морфологију коју очекује проинфламаторна активација ћелија изазвана ЛПС-ом (Слика 1), што је у супротности са активацијом изазваном ЛПС-ом од стране других. Ћелијска проинфламаторна активација одговара 24, 61.
Излагање само главе ЛТЕ ЕМП-у је спроведено коришћењем експерименталне поставке која је претходно коришћена за процену ефекта ГСМ ЕМП-а26. ЛТЕ излагање је спроведено 24 сата након ЛПС ињекције (11 животиња) или без ЛПС третмана (5 животиња). Животиње су благо анестезиране кетамином/ксилазином (кетамин 80 мг/кг, ип; ксилазин 10 мг/кг, ип) пре излагања како би се спречило кретање и како би се осигурало да је глава животиње у петљи антене која емитује ЛТЕ сигнал. Репродуцибилна локација испод. Половина пацова из истог кавеза служила је као контрола (11 лажно изложених животиња, од 22 пацова претходно третирана ЛПС-ом): постављени су испод петље антене, а енергија ЛТЕ сигнала је постављена на нулу. Тежине изложених и лажно изложених животиња биле су сличне (p = 0,558, неупарени t-тест, ns). Све анестезиране животиње су постављене на грејну подлогу без метала како би се њихова телесна температура одржала око 37°C током целог периода. експеримент. Као и у претходним експериментима, време излагања је подешено на 2 сата. Након излагања, животињу је ставити на другу грејну подлогу у операционој сали. Исти поступак излагања је примењен на 10 здравих пацова (нетретираних ЛПС-ом), од којих је половина била лажно изложена из истог кавеза (p = 0,694).
Систем експозиције био је сличан системима 25, 62 описаним у претходним студијама, с тим што је генератор радиофреквенција замењен да генерише ЛТЕ уместо ГСМ електромагнетних поља. Укратко, РФ генератор (SMBV100A, 3,2 GHz, Rohde & Schwarz, Немачка) који емитује ЛТЕ - 1800 MHz електромагнетно поље био је повезан са појачавачем снаге (ZHL-4W-422+, Mini-Circuits, САД), циркулатором (D3 1719-N, Sodhy, Француска), двосмерним спрежником (CD D 1824-2, −30 dB, Sodhy, Француска) и четворосмерним делитељем снаге (DC D 0922-4N, Sodhy, Француска), омогућавајући истовремено излагање четири животиње. Мерач снаге (N1921A, Agilent, САД) повезан са двосмерним спрежником омогућио је континуирано мерење и праћење упадне и рефлектоване снаге унутар уређаја. Сваки излаз је био повезан са петљичном антеном (Sama-Sistemi srl; Рома), омогућавајући делимично излагање главе животиње. Петљаста антена се састоји од штампаног кола са две металне линије (диелектрична константа εr = 4,6) угравиране на изолационој епоксидној подлози. На једном крају, уређај се састоји од жице ширине 1 мм која формира прстен постављен близу главе животиње. Као и у претходним студијама26,62, специфична брзина апсорпције (SAR) је одређена нумерички коришћењем нумеричког модела пацова и методе коначних разлика у временском домену (FDTD)63,64,65. Такође су експериментално одређене на хомогеном моделу пацова коришћењем Luxtron сонди за мерење пораста температуре. У овом случају, SAR у W/kg се израчунава помоћу формуле: SAR = C ΔT/Δt, где је C топлотни капацитет у J/(kg K), ΔT, у °K и Δt промена температуре, време у секундама. Нумерички одређене вредности SAR-а упоређене су са експерименталним вредностима SAR-а добијеним коришћењем хомогеног модела, посебно у еквивалентним регионима мозга пацова. Разлика између нумеричких мерења SAR-а и експериментално детектованих вредности SAR-а је мање од 30%.
Слика 2а приказује дистрибуцију SAR-а у мозгу пацова у моделу пацова, што се поклапа са дистрибуцијом у погледу телесне тежине и величине пацова коришћених у нашој студији. Средња вредност SAR-а мозга била је 0,37 ± 0,23 W/kg (средња вредност ± SD). Вредности SAR-а су највише у кортикалном подручју одмах испод петље антене. Локални SAR у ACx (SARACx) био је 0,50 ± 0,08 W/kg (средња вредност ± SD) (Слика 2б). Пошто су телесне тежине изложених пацова хомогене, а разлике у дебљини ткива главе занемарљиве, очекује се да ће стварни SAR ACx или других кортикалних подручја бити веома сличан између једне изложене животиње и друге.
На крају излагања, животињама су дате додатне дозе кетамина (20 мг/кг, ип) и ксилазина (4 мг/кг, ип) све док се нису приметили рефлексни покрети након штипкања задње шапе. Локални анестетик (ксилокаин 2%) је убризган поткожно у кожу и темпорални мишић изнад лобање, а животиње су стављене на систем грејања без метала. Након постављања животиње у стереотаксични оквир, извршена је краниотомија преко левог темпоралног кортекса. Као и у нашој претходној студији66, почевши од споја паријеталних и темпоралних костију, отвор је био широк 9 мм и висок 5 мм. Дура изнад ACx је пажљиво уклоњена под бинокуларном контролом без оштећења крвних судова. На крају поступка, израђена је база од зубног акрилног цемента за аттрауматску фиксацију главе животиње током снимања. Стереотаксични оквир који подржава животињу поставити у комору за акустичну атенуацију (IAC, модел AC1).
Подаци су добијени из вишејединичних снимака у примарном аудиторном кортексу 20 пацова, укључујући 10 животиња претходно третираних ЛПС-ом. Екстрацелуларни снимци су добијени из низа од 16 волфрамових електрода (ТДТ, ø: 33 µм, < 1 MΩ) који се састоји од два реда од 8 електрода размакнутих 1000 µм (350 µм између електрода у истом реду). Сребрна жица (ø: 300 µм) за уземљење је уметнута између темпоралне кости и контралатералне дуре. Процењена локација примарног АЦx је 4-7 мм иза брегме и 3 мм вентрално од супратемпоралног шава. Сирови сигнал је појачан 10.000 пута (ТДТ Медуза), а затим обрађен вишеканалним системом за аквизицију података (RX5, ТДТ). Сигнали прикупљени са сваке електроде су филтрирани (610–10.000 Hz) да би се извукла вишејединична активност (MUA). Нивои окидача су пажљиво подешени за сваку електроду (коаутори нису упознати са експонирана или лажно експонирана стања) да би се из сигнала одабрао највећи акциони потенцијал. Онлајн и офлајн преглед таласних облика показао је да се овде прикупљена МУА састоји од акционих потенцијала генерисаних од стране 3 до 6 неурона у близини електрода. На почетку сваког експеримента, поставили смо положај низа електрода тако да два реда од осам електрода могу узорковати неуроне, од нискофреквентних до високофреквентних одговора када се изводе у ростралној оријентацији.
Акустични стимулуси су генерисани у Matlab-у, пренети на систем за испоруку звука (TDT) базиран на RP2.1 и послати на Fostex звучник (FE87E). Звучник је постављен 2 цм од десног уха пацова, на којој удаљености је звучник производио раван фреквентни спектар (± 3 dB) између 140 Hz и 36 kHz. Калибрација звучника је извршена коришћењем шума и чистих тонова снимљених Bruel and Kjaer микрофоном 4133 повезаним са претпојачалом B&K 2169 и дигиталним снимачем Marantz PMD671. Спектрално временски рецептивно поље (STRF) је одређено коришћењем 97 гама-тонских фреквенција, које покривају 8 (0,14–36 kHz) октава, представљених насумичним редоследом са 75 dB SPL на 4,15 Hz. Површе фреквентног одзива (FRA) је одређено коришћењем истог скупа тонова и представљено насумичним редоследом на 2 Hz од 75 до 5 dB SPL. Свака фреквенција је представљена осам пута на сваком интензитету.
Такође су процењени одговори на природне стимулусе. У претходним студијама, приметили смо да вокализације пацова ретко изазивају јаке одговоре у ACx, без обзира на неуронску оптималну фреквенцију (BF), док су ксенографт-специфични (нпр. вокализације птица певачица или заморчића) обично покривали целу тонску мапу. Стога смо тестирали кортикалне одговоре на вокализације код заморчића (звиждук коришћен у 36 био је повезан са 1 с стимулуса, приказаних 25 пута).

Такође можемо прилагодити РФ пасивне компоненте према вашим захтевима. Можете ући на страницу за прилагођавање да бисте навели спецификације које су вам потребне.
хттпс://ввв.кеенлион.цом/цустомизатион/

Е-пошта:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com