低場強射頻電磁輻射對幼年大鼠聯(lián)合型學(xué)習(xí)記憶功能的影響▲

李 蕊 羅昌祿 徐銘婧 趙海玉 李 斕 吳 冰 姚 娟 吳廣延 隋建峰

(貴州省人民醫(yī)院1 康復(fù)醫(yī)學(xué)科，2 檢驗科，貴陽市 550002；3 陸軍軍醫(yī)大學(xué)教學(xué)實驗中心，重慶市 400038)

頻繁和長時間使用電子產(chǎn)品產(chǎn)生的低場強射頻電磁輻射(radiofrequency electromagnetic radiation，RF-EMR)所帶來的健康風(fēng)險逐漸受到人們的關(guān)注，其對中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)尤其是對認知功能的影響，已成為公共衛(wèi)生領(lǐng)域研究的熱點之一。CNS是RF-EMR的高度敏感靶部位，其受輻射后的突出表現(xiàn)為神經(jīng)行為學(xué)障礙[1-2]。神經(jīng)遞質(zhì)在調(diào)節(jié)中樞興奮性、維持神經(jīng)沖動的正常傳遞和學(xué)習(xí)記憶等方面具有重要作用[3]。因此，本研究采用微波信號源模擬儀模擬手機產(chǎn)生的低場強RF-EMR，觀察其對低月齡大鼠的聯(lián)合型學(xué)習(xí)記憶能力及前額葉內(nèi)氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)的影響，為探討低場強RF-EMR對CNS的生物學(xué)作用機制提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及分組 選取45只日齡40～50 d的健康雌性SD大鼠，體重(200±20)g，聽力良好，無明顯外耳道疾病。采用抽簽法將其隨機分為RF-EMR組、假RF-EMR組及對照組，每組各15只。大鼠均單籠飼養(yǎng)，自由進水、進食，并適當(dāng)給予補充維生素C，飼養(yǎng)環(huán)境保持干燥通風(fēng)，自然光照。實驗前1周給大鼠手術(shù)安裝顱骨固定支架，方法及步驟參照文獻[3]。實驗過程分為RF-EMR暴露期和行為訓(xùn)練期。

1.2 RF-EMR暴露 采用自主研發(fā)的IFR-2023A型連續(xù)脈沖波模擬手機產(chǎn)生的RF-EMR，微波信號源發(fā)射頻率為900 MHz，采用場強儀(德國Narda公司，型號：EFA-300)檢測動物頭部接受的輻射功率密度。RF-EMR組及假RF-EMR組大鼠均被置入自制的輻射暴露固定盒內(nèi)固定，頭部暴露于微波探頭下，RF-EMR組大鼠頭部接受功率密度為1 500 μW/cm2的連續(xù)微波輻射，2 h/d，而假RF-EMR組接受功率密度為0 μW/cm2的微波輻射，2 h/d，兩組均連續(xù)暴露15 d。對照組大鼠不做處理。

1.3 眨眼條件反射行為學(xué)訓(xùn)練 在接受暴露低場強射頻RF-EMR后，在隔光、隔音的屏蔽柜內(nèi)，采用經(jīng)典眨眼條件反射(conditioned eyeblink response，CR)行為學(xué)訓(xùn)練測試各組大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。行為訓(xùn)練刺激由條件反射與識別學(xué)習(xí)行為自動訓(xùn)練系統(tǒng)按設(shè)定程序輸出[4]。條件刺激采用持續(xù)時間為350 ms的正弦波純音，非條件刺激采用持續(xù)時間為200 ms，強度校正為3 kPa的醫(yī)用純氧氣流。行為訓(xùn)練模式：在每次條件刺激結(jié)束150 ms后，立即對RF-EMR組和非RF-EMR組大鼠左側(cè)眼角膜施予非條件刺激，其中條件刺激與非條件刺激的固定搭配出現(xiàn)，而條件刺激出現(xiàn)的時間不固定，由系統(tǒng)隨機產(chǎn)生，兩次條件刺激間隔在20～40 s，連續(xù)訓(xùn)練100次/d。對照組條件刺激與非條件刺激各自隨機出現(xiàn)，條件刺激與非條件刺激之間無時間組合關(guān)系。

1.5 大鼠前額葉內(nèi)谷氨酸及γ-氨基丁酸含量的測定 分別于行為訓(xùn)練結(jié)束后第1天、第10天和第15天取3組大鼠的大腦組織(每次處死5只)，分離前額葉后稱重。按1 mL/100 mg的比例加入10%磺基水楊酸溶液，高速分散器勻漿(以上步驟均在冰上進行)，4℃、15 000 r/m離心20 min，取上清，置于4℃冰箱中備用。采用高效液相色譜法檢測谷氨酸及γ-氨基丁酸的含量。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 13.0進行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料以(x±s)表示，多組間比較采用方差分析，兩兩比較采用t檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 3組大鼠聯(lián)合型學(xué)習(xí)記憶能力比較 對照組未出現(xiàn)有效眨眼。RF-EMR組和假RF-EMR組大鼠第10天、第15天的CR習(xí)得率較第1天升高(均P<0.05)；RF-EMR組大鼠第1天、第10天的CR習(xí)得率低于假RF-EMR組(均P<0.05)，第15天兩組的CR習(xí)得率比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 RF-EMR組及假RF-EMR組大鼠在不同時間點CR習(xí)得率比較(x±s，%)

注：同組內(nèi)與第1天相比，*P<0.05；與第10天比較，#P<0.05。

2.2 3組大鼠前額葉內(nèi)谷氨酸、γ-氨基丁酸含量的影響 第1天，RF-EMR組和假RF-EMR組的谷氨酸、γ-氨基丁酸含量及谷氨酸/γ-氨基丁酸比值低于對照組，且RF-EMR組谷氨酸含量低于假RF-EMR組(P<0.05)。第10天，RF-EMR組谷氨酸、γ-氨基丁酸含量及谷氨酸/γ-氨基丁酸比值低于假RF-EMR組與對照組(P<0.05)。第15天，RF-EMR組和假RF-EMR組的谷氨酸、γ-氨基丁酸含量及谷氨酸/γ-氨基丁酸比值比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。見表2。

表2 3組大鼠前額葉內(nèi)谷氨酸、γ-氨基丁酸含量比較(x±s)

注：與對照組相比，*P<0.05；與假RF-EMR組對比，#P<0.05。

3 討 論

隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展和信息化程度的不斷提高，人類生存環(huán)境中出現(xiàn)了越來越多的通信電子設(shè)備，手機、電腦等電子產(chǎn)品所產(chǎn)生的RF-EMR已成為最普遍的環(huán)境影響因素之一[6]。早期研究已經(jīng)證實RF-EMR能影響工作記憶，在長期接觸RF-EMR的職業(yè)人群中，失眠、記憶力減退、精神抑郁等癥狀的發(fā)生率顯著增加[7]。臨床研究表明，RF-EMR可以干擾兒童執(zhí)行聽覺記憶任務(wù)時的腦電活動，影響聽覺通路的學(xué)習(xí)記憶能力[8]。

聯(lián)合型學(xué)習(xí)記憶采用雙任務(wù)模式，屬于腦的高級認知功能，其中經(jīng)典CR是研究該高級腦功能最簡單的行為學(xué)模型。本研究結(jié)果顯示，RF-EMR組大鼠第1天的CR習(xí)得率低于假RF-EMR組(P<0.05)，說明低場強RF-EMR對CNS的瞬時認知功能存在影響。隨著低場強RF-EMR和行為學(xué)訓(xùn)練時間增加，第10天假RF-EMR組CR習(xí)得率大于60%，成功建立CR模型，而RF-EMR組CR習(xí)得率仍<60%，未能達到成功建立模型的標(biāo)準(zhǔn)[5]，因此我們認為低場強RF-EMR會導(dǎo)致年幼大鼠的聯(lián)合型學(xué)習(xí)記憶能力減弱，進一步證實了低場強RF-EMR對未發(fā)育成熟的CNS視聽雙同路學(xué)習(xí)能力存在較大影響。第15天RF-EMR組的CR習(xí)得率與假RF-EMR組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，說明雖然低場強RF-EMR對聯(lián)合型學(xué)習(xí)記憶的過程影響較大，但是在長期反復(fù)強化固定模式學(xué)習(xí)后，其學(xué)習(xí)結(jié)果沒有明顯差異。

目前研究顯示前額葉是人類智慧及復(fù)雜心理活動的神經(jīng)基礎(chǔ)，在意識思維、短時程記憶儲存、行為計劃等腦高級功能中均起到關(guān)鍵作用[9]。CNS中的氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)包括興奮性氨基酸和抑制性氨基酸，其含量的改變與神經(jīng)退行性變、腦損傷和學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān)[10]。其中谷氨酸和γ-氨基丁酸是與學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的最重要的神經(jīng)遞質(zhì)，二者的動態(tài)平衡直接影響腦的學(xué)習(xí)記憶功能，當(dāng)谷氨酸/γ-氨基丁酸比值升高，可促使學(xué)習(xí)記憶功能[10]。本研究結(jié)果顯示，第1天，RF-EMR組和假RF-EMR組的谷氨酸、γ-氨基丁酸含量及谷氨酸/γ-氨基丁酸比值低于對照組，且RF-EMR組谷氨酸含量低于假RF-EMR組(P<0.05)，可能是RF-EMR使神經(jīng)元內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)合成減少，導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶的基礎(chǔ)長時程增強生成減弱，與RF-EMR組CR習(xí)得率較假RF-EMR組低這一結(jié)果相符。訓(xùn)練第10天，RF-EMR組谷氨酸/γ-氨基丁酸比值均低于假RF-EMR組與對照組(P<0.05)，提示RF-EMR輻照導(dǎo)致大鼠腦內(nèi)氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)代謝紊亂，從而抑制了大鼠的學(xué)習(xí)記憶功能。第15天，RF-EMR組和假RF-EMR組的谷氨酸、γ-氨基丁酸含量及谷氨酸/γ-氨基丁酸比值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，原因考慮為在動物認知行為反復(fù)強化訓(xùn)練后，可能代償性出現(xiàn)部分神經(jīng)元的補償和修復(fù)，依然能建立CR。

綜上所述，經(jīng)低場強RF-EMR暴露后幼年大鼠聯(lián)合型學(xué)習(xí)記憶能力降低，特別是對瞬時記憶影響較大，其機制可能與低場強RF-EMR引起前額葉內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)代謝紊亂有關(guān)。