眨眼條件反射過(guò)程中PFC事件相關(guān)電位變化及860MHz電磁輻射對(duì)其影響.pdf

1、目的和方法：
　　 學(xué)習(xí)、記憶是腦的高級(jí)神經(jīng)活動(dòng),是認(rèn)知活動(dòng)的組成部分,也是重要的智力因素。經(jīng)典的眨眼條件反射(classical eyeblink conditioning,EBCC)一直被廣泛應(yīng)用于學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)機(jī)制研究。長(zhǎng)期以來(lái),大量的研究主要集中在海馬和小腦在眨眼條件反射中的作用,并已經(jīng)明確海馬和小腦參與眨眼條件反射的神經(jīng)機(jī)制。前額葉(prefrontalcortex,PFC)是大腦皮層發(fā)育最晚的一個(gè)腦區(qū),結(jié)構(gòu)上也最晚

2、成熟。前額葉在意識(shí)、思維、邏輯推理、行為計(jì)劃組織、工作記憶及注意力調(diào)節(jié)等腦的高級(jí)功能中均起關(guān)鍵作用。近年來(lái),前額葉在眨眼條件反射中作用研究已經(jīng)成為了神經(jīng)領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。一直認(rèn)為,CS-US時(shí)間間隔為0ms的延遲性眨眼條件反射只與小腦及腦干核團(tuán)有關(guān),CS-US時(shí)間間隔大于0ms的痕跡性眨眼條件反射可能與前額葉、海馬等前腦結(jié)構(gòu)有關(guān)。但近期的研究發(fā)現(xiàn),對(duì)前額葉進(jìn)行電刺激,延遲性眨眼CR的表達(dá)受到抑制;代謝研究也發(fā)現(xiàn),前額葉在延遲性眨眼CR中活化

3、部位明顯多于痕跡性眨眼CR中活化部位。這些研究為前額葉在眨眼條件反射中的作用及參與機(jī)制提出了新的問(wèn)題。
　　 另一方面,隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展和信息化程度的不斷提高,人們暴露于電磁輻射的機(jī)會(huì)與日俱增,其影響也越來(lái)越受到重視,已經(jīng)成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。在各系統(tǒng)中,中樞神經(jīng)系統(tǒng)作為電磁輻射的高度敏感靶部位,其受到電磁輻射后特別是手機(jī)電磁輻射產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)已經(jīng)成為研究重點(diǎn)。目前,國(guó)內(nèi)外已有的工作對(duì)于海馬在電磁輻射過(guò)程中的形態(tài)和功能變

4、化已經(jīng)有一些討論,但關(guān)于電磁輻射對(duì)前額葉的影響研究則非常少見(jiàn)。
　　 腦功能的正常發(fā)揮與腦電活動(dòng)的正常的是密不可分的。事件相關(guān)電位(event relatedpotential,ERP)是腦功能發(fā)揮的內(nèi)在表現(xiàn),主要反映選擇性注意力、大腦處理信息能力和短期記憶能力等高級(jí)功能。事件相關(guān)電位峰峰幅度能夠有效地反映局部神經(jīng)活動(dòng)的同步程度以及調(diào)幅變化,以及前額葉神經(jīng)元活性水平和該腦區(qū)資源投入情況[29-30]。
　　 為了明確前額

5、葉在CS-US時(shí)間間隔不同的經(jīng)典眨眼條件反射中的作用及可能機(jī)制,以及電磁輻射對(duì)前額葉的影響;本研究采用行為學(xué)研究結(jié)合電生理研究技術(shù),探討以下兩個(gè)部分:(1)建立豚鼠不同CS-US間隔的經(jīng)典眨眼條件反射,并同步記錄了前額葉在這些不同的學(xué)習(xí)記憶過(guò)程中的事件相關(guān)電位活動(dòng)情況。(2)建立了豚鼠聽(tīng)覺(jué)分辨眨眼條件模型,使用頻率為860MHz、功率密度為1.5mw/cm2的微波電磁輻射作用于已成功習(xí)得聽(tīng)覺(jué)分辨眨眼條件反射的豚鼠3天,每天輻照12小時(shí);

6、觀察微波照射前后相應(yīng)的行為學(xué)變化以及同步記錄的前額葉事件相關(guān)電位變化。
　　 結(jié)果
　　 1.前額葉在不同CS-US間隔的經(jīng)典眨眼條件反射中的作用在CS-US時(shí)間間隔分別為0ms、100ms和500ms的眨眼條件反射中(即DEBC組、TEBC100組和TEBC500組),豚鼠最先習(xí)得DEBC,隨后習(xí)得TEBC100,最晚習(xí)得TEBC500。此外,通過(guò)對(duì)各組的前額葉ERP結(jié)果統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),DEBC和TEBC100組的CR前期E

7、RP峰峰幅度隨訓(xùn)練時(shí)間的增加而增加,而TEBC500組的ERP峰峰幅度則沒(méi)有類似變化。
　　 2.860MHz電磁輻射對(duì)聽(tīng)覺(jué)分辨眨眼條件反射及前額葉ERP的影響
　　 頻率為860MHz、功率密度為1.5mw/cm2的微波電磁輻射作用于已成功習(xí)得聽(tīng)覺(jué)分辨眨眼條件反射的豚鼠3天,每天輻照12小時(shí)后;豚鼠的眨眼CR習(xí)得率在處理第1天顯著降低,眨眼CR幅度在處理第1、2天顯著降低;豚鼠前額葉事件相關(guān)電位波幅在處理3天內(nèi)均比處理

8、前顯著的降低。
　　 結(jié)論
　　 1.CS-US時(shí)間間隔越短,豚鼠越容易習(xí)得眨眼CR;CS-US時(shí)間間隔越長(zhǎng),豚鼠越難習(xí)得眨眼CR。這是由于CS和US重疊時(shí),小腦與腦干核團(tuán)的活動(dòng)足以完成眨眼CR,前額葉神經(jīng)元活性增加可能是在該模型中起調(diào)節(jié)作用。CS和US分離時(shí),需要前額葉作為橋梁連接二者以完成眨眼CR,從而動(dòng)用前額葉腦區(qū)參與該過(guò)程;然而,當(dāng)CS和US之間的時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)且遠(yuǎn)大于CS時(shí)長(zhǎng),前額葉則較少的參與這一聯(lián)系,而有可能

9、更多需要海馬等其它前腦結(jié)構(gòu)參與CS和US的信號(hào)聯(lián)系以及學(xué)習(xí)記憶過(guò)程。
　　 2.860MHz、1.5mw/cm2的微波電磁輻射對(duì)豚鼠的聽(tīng)覺(jué)分辨眨眼條件反射和前額葉活動(dòng)均有影響。行為學(xué)觀察指標(biāo)建立在豚鼠整體水平,有代償或者自身調(diào)節(jié)功能,且電磁輻射的生物學(xué)效應(yīng)復(fù)雜,因而行為學(xué)結(jié)果有部分并沒(méi)有變化。事件相關(guān)電位能有效地反映局部神經(jīng)活動(dòng)的同步程度,以及前額葉神經(jīng)元活性水平和該腦區(qū)資源投入情況;其結(jié)果反映經(jīng)過(guò)上述劑量微波照射后,前額葉神經(jīng)