電磁輻射對(duì)內(nèi)嗅相關(guān)空間學(xué)習(xí)記憶的影響及其機(jī)制研究.pdf

1、近年來(lái)一個(gè)令人不容忽視的潛在性的健康危脅來(lái)自于電磁輻射，它主要包括電器等產(chǎn)生的工頻輻射，也叫超低頻輻射（ELF）和來(lái)自通訊所產(chǎn)生的射頻或微波輻射（RF）。這是現(xiàn)代社會(huì)非常突出的一種污染。當(dāng)前研究聚焦在ELF或RF與兒童白血病、腦腫瘤、致畸作用，神經(jīng)類疾病、免疫功能下降，過(guò)敏及炎癥反應(yīng)，乳腺癌、流產(chǎn)及心血管疾病等方面。其中神經(jīng)系統(tǒng)是電磁輻射損害的一個(gè)重要靶器官，有研究認(rèn)為其與側(cè)索硬化癥、阿爾茨海默病、失眠、頭痛、精力下降、學(xué)習(xí)記憶問(wèn)題以及

2、其它疾病有關(guān)。目前，有越來(lái)越多的證據(jù)表明電磁輻射對(duì)學(xué)習(xí)記憶功能有一定的影響，然而現(xiàn)在的研究并未能完全揭示電磁輻射對(duì)學(xué)習(xí)記憶功能影響的具體機(jī)制。
　　內(nèi)嗅皮層（entorhinal cortex，EC）作為海馬的門戶聯(lián)接著高級(jí)皮層與海馬?；镜母杏X信息傳入主要依賴于 EC淺層（II/III層）的神經(jīng)元。EC淺層的主要神經(jīng)元的軸突構(gòu)成穿通纖維，將皮層傳來(lái)的信息傳遞到海馬。這些信息到達(dá)海馬的四個(gè)亞區(qū)：齒狀回、CA3、CA1、下托。從II

3、/III層發(fā)出的穿通纖維具有一定的區(qū)域選擇性，II層的神經(jīng)元的纖維選擇性地投射到齒狀回和CA3區(qū)，而III層的神經(jīng)元選擇性地投射到海馬CA1區(qū)和下托。而從海馬CA1區(qū)，信息也能夠傳遞回EC的III、V、VI層和下托。
　　除了EC－海馬之間的聯(lián)系，EC也與各皮層之間有廣泛的聯(lián)系。簡(jiǎn)而言之，皮層輸入形成兩個(gè)群：投射到EC淺層（II/III層）的和投射到深層（V/VI層）的。這些解剖解構(gòu)使得EC在新海馬－EC－新皮層中扮演重要角色，也

4、是情景記憶形成及鞏固的重要基礎(chǔ)。另外，EC皮層分為內(nèi)側(cè)EC（medial EC,MEC）及外側(cè)EC（lateral EC，LEC）。目前認(rèn)為MEC主要參與傳遞和處理空間信息，而LEC主要與非空間信息相關(guān)，所以，MEC在空間認(rèn)知中的具有重要的意義。
　　本實(shí)驗(yàn)首先觀察了50Hz，0.5mT的ELF對(duì)EC淺層主要神經(jīng)元的樹突棘密度及形狀產(chǎn)生的影響。接下來(lái)我們通過(guò)全細(xì)胞膜片鉗的記錄技術(shù)，在腦片上檢測(cè)電磁輻照對(duì)EC淺層的星形及錐體神經(jīng)元電

5、生理特性的影響。最后，我們運(yùn)用曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和水迷宮實(shí)驗(yàn)觀察電磁輻射對(duì)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)功能及空間認(rèn)識(shí)方面的作用。結(jié)果如下：
　　1.電磁輻射暴露對(duì)MEC淺層神經(jīng)元樹突棘密度及形態(tài)的影響
　　我們使用高爾基染色觀察了大鼠的EC主要神經(jīng)元。結(jié)果顯示經(jīng)過(guò)14天(86.42±2.77％of control,P<0.001)及28天(87.34±1.10%of control，P<0.001)的ELF暴露使得星形神經(jīng)元以及錐體神經(jīng)元的基樹突棘下降，

6、其中以纖細(xì)型樹突棘和杯型樹突棘最為明顯。ELF使蘑菇型樹突棘和樹樁型樹突棘密度的改變具有細(xì)胞類型的選擇性。對(duì)于星形神經(jīng)元，28天的ELF暴露使得樹樁型樹突棘密度略有上升(121.96±1.07% of control,P<0.05)，但此時(shí)長(zhǎng)的暴露卻并未影響蘑菇型樹突棘(106.54±0.91%of control,P=0.45)。對(duì)于錐體神經(jīng)元的基樹突，我們只觀察到較長(zhǎng)時(shí)程的ELF暴露使得蘑菇型樹突棘的密度有所下降(14天:115.5

7、9±1.99%of control，P=0.23;28天:88.64±0.70%of control,P=0.21)，然而與之相反的是，樹樁型樹突棘密度只在14天ELF暴露中下降(78.26±1.86%of control,P<0.05)，而在28天電磁暴露中得以恢復(fù)(93.73±0.68%of control,P=0.53)。總體來(lái)說(shuō)，ELF暴露導(dǎo)致的錐體神經(jīng)元頂樹突棘密度的下降只在28天的ELF暴露中出現(xiàn)，反映電磁輻射對(duì)樹突棘頂樹突

8、與基樹突之間的一個(gè)攻擊靶點(diǎn)。樹突棘數(shù)量與形狀的改變被認(rèn)為與MEC的突觸可塑性有密切聯(lián)系，而MEC又作為學(xué)習(xí)與記憶中一個(gè)重要神經(jīng)環(huán)路。以上這些發(fā)現(xiàn)可能是ELF暴露導(dǎo)致認(rèn)知功能損害的一個(gè)重要機(jī)制。
　　2.超低頻電磁輻射對(duì)MEC淺層星形及錐體神經(jīng)元靜息膜電位和膜阻抗的影響
　　我們采用腦片膜片鉗技術(shù)直接觀察50Hz，0.5mT，4h/d，7天的電磁輻射對(duì)EC淺層星形及錐體神經(jīng)元的基本電生理特性及其興奮性的影響。在電流鉗模式下，將

9、神經(jīng)元的電流鉗制在0pA，這樣得到神經(jīng)元的靜息膜電位(resting membrane electric potential,RMP)。我們發(fā)現(xiàn)，星形神經(jīng)元神經(jīng)元（n=6，P=0.303）及錐體神經(jīng)元（n=5,P=0.781）的靜息膜電位并未受到電磁輻射的影響。通過(guò)記錄電極給與記錄細(xì)胞一系列由超極化到去極化的躍階電流（-150～+250 pA，step=20pA，時(shí)長(zhǎng)500ms）的刺激。得到電壓－電流（I－V）曲線，而通過(guò)將I－V曲線進(jìn)

10、行線性擬合，得到神經(jīng)元的膜電阻。我們發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)電磁輻射后，EC淺層的主要神經(jīng)元星形神經(jīng)元（n=6,P=0.936）以及錐體神經(jīng)元（n=5,P=0.657）的膜電阻并未受到50Hz,0.5mT的工頻電磁輻射的影響，表明ELF暴露并未影響細(xì)胞膜電位和膜阻抗。
　　3．超低頻電磁輻射對(duì)MEC淺層星形及錐體神經(jīng)元的全細(xì)胞電流的影響
　　電流鉗模式下給予（-60～+30mV，step=+10mV,時(shí)長(zhǎng)=500ms）的刺激，全細(xì)胞外向電

11、流（whole-cell outward current）主要包括瞬時(shí)外向電流（transient outward current）和持續(xù)外向電流（sustained outward current），我們發(fā)現(xiàn)，電磁輻射并未影響到星形神經(jīng)元的內(nèi)向電流（control n=6，exposure n=5,P=0.428）以及錐體神經(jīng)元的內(nèi)向電流（n=5,P=0.310）。通過(guò)分析，我們發(fā)現(xiàn)，星形神經(jīng)元的瞬時(shí)外向電流（control n=8，

12、exposure n=5,P=0.199），錐體神經(jīng)元的瞬時(shí)外向電流（control n=8，exposure n=5,P=0.358），星形神經(jīng)元的持續(xù)性外向電流（control n=7，exposure n=5,P=0.409），錐體神經(jīng)元的持續(xù)性外向電流（control n=6，exposure n=5,P=0.256）。以上結(jié)果初步表明電磁輻射未影響EC淺層主要神經(jīng)元的電壓門控離子通道的活動(dòng)。
　　4.超低頻電磁輻射對(duì)ME

13、C淺層神經(jīng)元興奮性的影響
　　給予神經(jīng)元以20pA遞增的去極化刺激，在去極化刺激達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，神經(jīng)元將產(chǎn)生動(dòng)作電位。EC淺層的星形神經(jīng)元（control n=11，exposure n=8,P=0.614）以及錐體神經(jīng)元（control n=6，exposure n=5,P=0.343）的動(dòng)作電位發(fā)放頻率均未受到影響，初步表明電磁輻射未影響神經(jīng)元的興奮性。
　　5.超低頻電磁輻射對(duì)大鼠探索行為和運(yùn)動(dòng)功能的影響
　　我

14、們使用曠場(chǎng)對(duì)動(dòng)物探索行為和運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行檢測(cè)，電磁輻射組與對(duì)照組相比，對(duì)兩者5分鐘內(nèi)行走的距離以及站立的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。發(fā)現(xiàn)14天的電磁輻射組與14天對(duì)照組相比，運(yùn)動(dòng)距離（n=10,P=0.226）與探索次數(shù)（n=10,P=0.596）無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，同樣，在28天的實(shí)驗(yàn)組中，運(yùn)動(dòng)距離（n=9,P=0.241）與探索次數(shù)（n=9,P=0.163）無(wú)明顯變化。以上結(jié)果表明電磁輻射對(duì)動(dòng)物探索行為和運(yùn)動(dòng)功能并無(wú)明顯影響。
　　6.超低頻電磁輻

15、射對(duì)動(dòng)物空間學(xué)習(xí)記憶的影響
　　經(jīng)過(guò)對(duì)之前數(shù)據(jù)的分析，為了進(jìn)一步驗(yàn)證電磁輻射是否會(huì)對(duì)空間學(xué)習(xí)記憶產(chǎn)生影響，我們采用水迷宮實(shí)驗(yàn)對(duì)動(dòng)物空間學(xué)習(xí)記憶功能進(jìn)行檢測(cè)。電磁輻射暴露組與對(duì)照組之間水迷宮的逃避潛伏期并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異：[14天：F(1,18)=0.27，P=0.61;28天：F(1,16)=0.60，P=0.45]。訓(xùn)練次數(shù)之間存在顯著差異：[14天：F(7,126)=6.71，P<0.001;28天：F(7,112)=12.24