أخبار

نشكرك على زيارة Nature.com. إصدار المتصفح الذي تستخدمه يدعم CSS بشكل محدود. للحصول على أفضل تجربة، نوصيك باستخدام متصفح محدث (أو إيقاف تشغيل وضع التوافق في Internet Explorer). في غضون ذلك، لضمان استمرار الدعم، سنعرض الموقع بدون أنماط وJavaScript.
أدى الطلب المتزايد باستمرار على اتصالات الهاتف المحمول إلى ظهور مستمر للتقنيات اللاسلكية (G)، والتي قد يكون لها تأثيرات مختلفة على الأنظمة البيولوجية. لاختبار ذلك، قمنا بتعريض الفئران لمجال كهرومغناطيسي (EMF) بتردد 1800 ميجاهرتز من الجيل الرابع (LTE) لمدة ساعتين، برأس واحد فقط. ثم قمنا بتقييم تأثير الالتهاب العصبي الحاد الناتج عن الليبوبوليساكاريد على التغطية المكانية للخلايا الدبقية الصغيرة والنشاط العصبي الكهربي الفسيولوجي في القشرة السمعية الأولية (ACx). يبلغ متوسط ​​معدل الامتصاص النوعي في ACx 0.5 واط/كجم. تُظهر التسجيلات متعددة الوحدات أن LTE-EMF يُحفز انخفاضًا في شدة الاستجابة للنغمات النقية والأصوات الطبيعية، مع زيادة في العتبة الصوتية للترددات المنخفضة والمتوسطة. لم تُظهر المناعة النسيجية لـ Iba1 أي تغييرات في المنطقة التي تغطيها أجسام الخلايا الدبقية الصغيرة وعملياتها. في الفئران السليمة، لم يُحدث نفس التعرض لـ LTE تغييرات في شدة الاستجابة. وتظهر بياناتنا أن الالتهاب العصبي الحاد يجعل الخلايا العصبية حساسة لـ LTE-EMF، مما يؤدي إلى تغيير معالجة المحفزات الصوتية في ACx.
لقد تغيرت البيئة الكهرومغناطيسية للبشرية بشكل كبير على مدى العقود الثلاثة الماضية بسبب التوسع المستمر في الاتصالات اللاسلكية. في الوقت الحالي، يُعتبر أكثر من ثلثي السكان من مستخدمي الهواتف المحمولة (MP). وقد أثار الانتشار الواسع لهذه التقنية مخاوف ونقاشات حول الآثار الخطيرة المحتملة للحقول الكهرومغناطيسية النبضية (EMFs) في نطاق الترددات الراديوية (RF)، والتي تنبعث من محطات MP أو المحطات الأساسية وتشفير الاتصالات. وقد ألهمت هذه المشكلة الصحية العامة عددًا من الدراسات التجريبية المخصصة للتحقيق في آثار امتصاص الترددات الراديوية في الأنسجة البيولوجية1. وقد بحثت بعض هذه الدراسات عن التغيرات في نشاط الشبكة العصبية والعمليات المعرفية، نظرًا لقرب الدماغ من مصادر الترددات الراديوية في ظل الاستخدام الشامل لـ MP. وتتناول العديد من الدراسات المبلغ عنها آثار الإشارات المعدلة بالنبضات المستخدمة في نظام الجيل الثاني (2G) العالمي للاتصالات المتنقلة (GSM) أو أنظمة الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة عريض النطاق (WCDMA) / أنظمة الاتصالات المتنقلة العالمية من الجيل الثالث (WCDMA / 3G UMTS)2،3،4،5. ولا يُعرف الكثير عن تأثيرات إشارات التردد اللاسلكي المستخدمة في خدمات الهاتف المحمول من الجيل الرابع (4G)، والتي تعتمد على تقنية بروتوكول الإنترنت الرقمية بالكامل والتي تسمى تقنية التطور طويل الأمد (LTE). تم إطلاق خدمة الهاتف المحمول LTE في عام 2011، ومن المتوقع أن تصل إلى 6.6 مليار مشترك عالميًا في LTE في يناير 2022 (GSMA: //gsacom.com). وبالمقارنة مع أنظمة GSM (2G) و WCDMA (3G) القائمة على مخططات تعديل الناقل الفردي، يستخدم LTE تقسيم التردد المتعامد (OFDM) كتنسيق أساسي للإشارة6. تستخدم خدمات الهاتف المحمول LTE في جميع أنحاء العالم مجموعة من نطاقات التردد المختلفة بين 450 و 3700 ميجا هرتز، بما في ذلك نطاقات 900 و 1800 ميجا هرتز المستخدمة أيضًا في GSM.
يتم تحديد قدرة التعرض للترددات الراديوية على التأثير على العمليات البيولوجية إلى حد كبير من خلال معدل الامتصاص النوعي (SAR) المعبر عنه بوحدة W/kg، والذي يقيس الطاقة الممتصة في الأنسجة البيولوجية. وقد تم مؤخرًا استكشاف آثار التعرض الحاد للرأس لمدة 30 دقيقة لإشارات LTE بتردد 2.573 جيجاهرتز على نشاط الشبكة العصبية العالمية لدى متطوعين بشريين أصحاء. وباستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة، لوحظ أن التعرض لـ LTE يمكن أن يسبب تقلبات تردد بطيئة تلقائية وتغيرات في الاتصال داخل المناطق أو بين المناطق، في حين تم تقدير مستويات ذروة معدل الامتصاص النوعي المكانية التي يبلغ متوسطها أكثر من 10 جرام من الأنسجة لتتراوح بين 0.42 و1.52 واط/كجم، وفقًا للمواضيع 7 و8 و9. أظهر تحليل تخطيط كهربية الدماغ في ظل ظروف تعرض مماثلة (مدة 30 دقيقة، ومستوى ذروة معدل الامتصاص النوعي المقدر بـ 1.34 واط/كجم باستخدام نموذج رأس بشري تمثيلي) انخفاضًا في القدرة الطيفية والتماسك نصفي الكرة الأرضية في نطاقي ألفا وبيتا. ومع ذلك، وجدت دراستان أخريان تعتمدان على تحليل تخطيط كهربية الدماغ أن 20 أو 30 دقيقة من التعرض لموجات LTE على الرأس، مع ضبط أقصى مستويات معدل الامتصاص النوعي المحلي عند حوالي 2 وات/كجم، لم يكن لها أي تأثير يمكن اكتشافه11 أو أدت إلى انخفاض الطاقة الطيفية في نطاق ألفا، في حين لم يتغير الإدراك في الوظيفة التي تم تقييمها باستخدام اختبار ستروب12. كما تم العثور على اختلافات كبيرة في نتائج تخطيط كهربية الدماغ أو الدراسات المعرفية التي تبحث على وجه التحديد في تأثيرات التعرض لموجات GSM أو UMTS EMF. ويُعتقد أنها تنشأ من الاختلافات في تصميم الطريقة والمعلمات التجريبية، بما في ذلك نوع الإشارة والتعديل، وشدة التعرض ومدته، أو من التباين في البشر فيما يتعلق بالعمر أو التشريح أو الجنس.
حتى الآن، تم استخدام عدد قليل من الدراسات على الحيوانات لتحديد كيفية تأثير التعرض لإشارات LTE على وظائف المخ. وقد تم الإبلاغ مؤخرًا عن أن التعرض الجهازي للفئران النامية من المرحلة الجنينية المتأخرة إلى الفطام (30 دقيقة / يوم، 5 أيام / أسبوع، بمتوسط ​​معدل امتصاص حراري لكامل الجسم يبلغ 0.5 أو 1 واط / كجم) أدى إلى تغيرات في السلوك الحركي والشهية في مرحلة البلوغ 14. وُجد أن التعرض الجهازي المتكرر (2 هكتار يوميًا لمدة 6 أسابيع) في الفئران البالغة يحفز الإجهاد التأكسدي ويقلل من سعة الإمكانات البصرية المستحثة التي يتم الحصول عليها من العصب البصري، مع تقدير أقصى معدل امتصاص حراري منخفض يصل إلى 10 ميلي واط / كجم 15.
بالإضافة إلى التحليل على مقاييس متعددة، بما في ذلك المستويين الخلوي والجزيئي، يمكن استخدام نماذج القوارض لدراسة آثار التعرض للترددات الراديوية أثناء المرض، كما رُكِّز سابقًا على المجال الكهرومغناطيسي لشبكات GSM أو WCDMA/3G UMTS في سياق الالتهاب العصبي الحاد. وقد أظهرت الدراسات آثار النوبات، والأمراض العصبية التنكسية، والأورام الدبقية 16،17،18،19،20.
القوارض المحقونة بالليبوبولي سكاريد (LPS) هي نموذج ما قبل سريري كلاسيكي للاستجابات العصبية الالتهابية الحادة المرتبطة بالأمراض المعدية الحميدة التي تسببها الفيروسات أو البكتيريا التي تصيب غالبية السكان كل عام. تؤدي هذه الحالة الالتهابية إلى مرض قابل للعكس ومتلازمة سلوكية اكتئابية تتميز بالحمى وفقدان الشهية وانخفاض التفاعل الاجتماعي. الخلايا البلعمية المقيمة في الجهاز العصبي المركزي مثل الخلايا الدبقية الصغيرة هي الخلايا المؤثرة الرئيسية لهذه الاستجابة العصبية الالتهابية. يؤدي علاج القوارض بالليبوبولي سكاريد (LPS) إلى تنشيط الخلايا الدبقية الصغيرة التي تتميز بإعادة تشكيل شكلها وعملياتها الخلوية وتغييرات عميقة في ملف النسخ، بما في ذلك زيادة تنظيم الجينات التي تشفر السيتوكينات أو الإنزيمات المؤيدة للالتهابات، والتي تؤثر على الشبكات العصبية الأنشطة 22 و23 و24.
عند دراسة تأثيرات تعرض الرأس لموجات EMF من نوع GSM-1800 MHz لمدة ساعتين في الفئران المعالجة بـ LPS، وجدنا أن إشارات GSM تحفز الاستجابات الخلوية في القشرة المخية، مما يؤثر على التعبير الجيني وفسفرة مستقبلات الغلوتامات وإطلاق الإشارات العصبية المستحثة ميتا ومورفولوجيا الخلايا الدبقية الصغيرة في القشرة المخية. لم يتم اكتشاف هذه التأثيرات في الفئران السليمة التي تلقت نفس التعرض لـ GSM، مما يشير إلى أن الحالة الالتهابية العصبية التي يحفزها LPS تجعل خلايا الجهاز العصبي المركزي حساسة لإشارات GSM. بالتركيز على القشرة السمعية (ACx) للفئران المعالجة بـ LPS، حيث بلغ متوسط ​​معدل الامتصاص النوعي المحلي 1.55 واط/كجم، لاحظنا أن التعرض لـ GSM أدى إلى زيادة في طول أو تفرع العمليات الدبقية الصغيرة وانخفاض في الاستجابات العصبية التي تثيرها النغمات النقية و. التحفيز الطبيعي 28.
في الدراسة الحالية، هدفنا إلى فحص ما إذا كان التعرض لإشارات LTE-1800 MHz للرأس فقط يمكن أن يغير أيضًا مورفولوجيا الخلايا الدبقية الصغيرة والنشاط العصبي في ACx، مما يقلل من قوة التعرض بمقدار الثلثين. نُظهر هنا أن إشارات LTE لم يكن لها تأثير على العمليات الدبقية الصغيرة ولكنها لا تزال تسبب انخفاضًا كبيرًا في النشاط القشري المستحث بالصوت في ACx للفئران المعالجة بـ LPS بقيمة SAR تبلغ 0.5 واط / كجم.
نظرًا للأدلة السابقة التي تشير إلى أن التعرض لموجات GSM-1800 MHz أدى إلى تغيير شكل الخلايا الدبقية الصغيرة في ظل الظروف المؤيدة للالتهابات، فقد قمنا بالتحقيق في هذا التأثير بعد التعرض لإشارات LTE.
حُقنت فئران بالغة بـ LPS قبل 24 ساعة من التعرض الوهمي للرأس فقط أو التعرض لـ LTE-1800 ميجاهرتز. عند التعرض، نشأت استجابات عصبية التهابية مُحفَّزة بـ LPS في القشرة المخية، كما يتضح من خلال زيادة تنظيم الجينات المُسبِّبة للالتهابات والتغيرات في مورفولوجيا الخلايا الدبقية الصغيرة القشرية (الشكل 1). تم ضبط الطاقة المُعرَّضة من رأس LTE للحصول على متوسط ​​مستوى SAR يبلغ 0.5 واط/كجم في ACx (الشكل 2). لتحديد ما إذا كانت الخلايا الدبقية الصغيرة المُنشَّطة بـ LPS تستجيب لـ LTE EMF، قمنا بتحليل مقاطع قشرية مُصبوغة بمضاد Iba1 الذي قام بتمييز هذه الخلايا بشكل انتقائي. كما هو موضح في الشكل 3أ، في مقاطع ACx المُثبَّتة بعد 3 إلى 4 ساعات من التعرض الوهمي أو LTE، بدت الخلايا الدبقية الصغيرة متشابهة بشكل ملحوظ، مما يُظهر مورفولوجيا خلوية "كثيفة" ناتجة عن علاج LPS المُسبِّب للالتهابات (الشكل 1). تماشيًا مع غياب الاستجابات المورفولوجية، تم إجراء تحليل كمي للصور. لم تظهر أي فروق كبيرة في المساحة الكلية (اختبار t غير المقترن، p = 0.308) أو المساحة (p = 0.196) والكثافة (p = 0.061) للتفاعل المناعي لـ Iba1 عند مقارنة التعرض لأجسام الخلايا الملطخة بـ Iba 1 في فئران LTE مقابل الحيوانات المعرضة للتعرض الوهمي (الشكل 3 ب-د).
تأثير حقن LPS ip على مورفولوجيا الخلايا الدبقية الصغيرة القشرية. منظر تمثيلي للخلايا الدبقية الصغيرة في مقطع تاجي من القشرة المخية (المنطقة الظهرية الوسطى) بعد 24 ساعة من الحقن داخل الصفاق بـ LPS أو الناقل (مجموعة التحكم). تم صبغ الخلايا بأجسام مضادة لـ Iba1 كما هو موضح سابقًا. أدى علاج LPS المؤيد للالتهابات إلى تغييرات في مورفولوجيا الخلايا الدبقية الصغيرة، بما في ذلك سماكة الأطراف القريبة وزيادة الفروع الثانوية القصيرة للعمليات الخلوية، مما أدى إلى مظهر "كثيف". مقياس الشريط: 20 ميكرومتر.
تحليل قياس الجرعات لمعدل الامتصاص النوعي (SAR) في دماغ الفئران أثناء التعرض لـ LTE بتردد 1800 ميجاهرتز. تم استخدام نموذج غير متجانس سبق وصفه للفئران الوهمية وهوائي الحلقة62 لتقييم معدل الامتصاص النوعي المحلي في الدماغ، مع شبكة مكعبة 0.5 مم3. (أ) منظر عالمي لنموذج فأر في بيئة تعرض مع هوائي حلقي فوق الرأس ووسادة حرارية معدنية (صفراء) أسفل الجسم. (ب) توزيع قيم معدل الامتصاص النوعي في الدماغ البالغ بدقة مكانية 0.5 مم3. تتوافق المنطقة المحددة بالمخطط الأسود في المقطع السهمي مع القشرة السمعية الأولية حيث يتم تحليل نشاط الخلايا الدبقية الصغيرة والنشاط العصبي. ينطبق مقياس قيم معدل الامتصاص النوعي المرمز بالألوان على جميع المحاكاة الرقمية الموضحة في الشكل.
الخلايا الدبقية الصغيرة المحقونة بـ LPS في قشرة السمع لدى الفئران بعد التعرض لـ LTE أو الشام. (أ) منظر تمثيلي مكدس للخلايا الدبقية الصغيرة الملطخة بأجسام مضادة لـ Iba1 في المقاطع التاجية لقشرة السمع لدى الفئران المشبع بـ LPS بعد 3 إلى 4 ساعات من التعرض لـ Sham أو LTE (التعرض). شريط المقياس: 20 ميكرومتر. (بد) التقييم المورفومتري للخلايا الدبقية الصغيرة بعد 3 إلى 4 ساعات من التعرض لـ Sham (نقاط مفتوحة) أو LTE (نقاط سوداء مكشوفة). (ب، ج) التغطية المكانية (ب) لعلامة الخلايا الدبقية الصغيرة Iba1 ومناطق أجسام الخلايا الإيجابية لـ Iba1 (ج). تمثل البيانات منطقة تلطيخ مضاد لـ Iba1 مُعايرة إلى المتوسط ​​من الحيوانات المعرضة لـ Sham. (د) عدد أجسام الخلايا الدبقية الصغيرة الملطخة بـ Iba1. لم تكن الاختلافات بين حيوانات Sham (ن = 5) وLTE (ن = 6) كبيرة (p > 0.05، غير مقترنة (اختبار t). يمثل الخطان العلوي والسفلي في المربع النسبة المئوية 25-75 والنسبة المئوية 5-95 على التوالي. يتم تمييز القيمة المتوسطة باللون الأحمر في المربع.
يلخص الجدول 1 أعداد الحيوانات والتسجيلات متعددة الوحدات التي تم الحصول عليها في القشرة السمعية الأولية لأربع مجموعات من الفئران (Sham، Exposed، Sham-LPS، Exposed-LPS). في النتائج أدناه، قمنا بتضمين جميع التسجيلات التي تُظهر مجالًا استقباليًا زمنيًا طيفيًا مهمًا (STRF)، أي الاستجابات المستحثة بالنغمة أعلى بمقدار 6 انحرافات معيارية على الأقل من معدلات إطلاق النار التلقائية (انظر الجدول 1). بتطبيق هذا المعيار، اخترنا 266 سجلاً لمجموعة Sham، و273 سجلاً لمجموعة Exposed، و299 سجلاً لمجموعة Sham-LPS، و295 سجلاً لمجموعة Exposed-LPS.
في الفقرات التالية، سنصف أولاً المعلمات المستخرجة من المجال الاستقبالي الطيفي الزمني (أي الاستجابة للنغمات النقية) والاستجابة للأصوات الغريبة. ثم سنصف كمية مساحة الاستجابة الترددية التي تم الحصول عليها لكل مجموعة. وبالنظر إلى وجود "بيانات متداخلة"30 في تصميمنا التجريبي، أُجريت جميع التحليلات الإحصائية بناءً على عدد المواضع في مصفوفة الأقطاب الكهربائية (الصف الأخير في الجدول 1)، ولكن جميع التأثيرات الموضحة أدناه استندت أيضًا إلى عدد المواضع في كل مجموعة. إجمالي عدد التسجيلات متعددة الوحدات التي جُمعت (الصف الثالث في الجدول 1).
يوضح الشكل 4أ التوزيع الأمثل للتردد (BF، الذي يستحث الاستجابة القصوى عند 75 ديسيبل SPL) للخلايا العصبية القشرية التي تم الحصول عليها في الحيوانات المعالجة بـ LPS والحيوانات المعرضة لها. تم تمديد نطاق تردد BF في كلتا المجموعتين من 1 كيلو هرتز إلى 36 كيلو هرتز. أظهر التحليل الإحصائي أن هذه التوزيعات كانت متشابهة (مربع كاي، ص = 0.278)، مما يشير إلى أنه يمكن إجراء مقارنات بين المجموعتين دون تحيز في العينة.
تأثيرات التعرض لـ LTE على المعايير الكمية للاستجابات القشرية في الحيوانات المعالجة بـ LPS. (أ) توزيع BF في الخلايا العصبية القشرية للحيوانات المعالجة بـ LPS المعرضة لـ LTE (أسود) والمعرضة بشكل وهمي لـ LTE (أبيض). لا يوجد فرق بين التوزيعين. (bf) تأثير التعرض لـ LTE على المعايير الكمية للمجال الاستقبالي الزمني الطيفي (STRF). انخفضت قوة الاستجابة بشكل ملحوظ (*p < 0.05، اختبار t غير المقترن) عبر كل من STRF (قوة الاستجابة الكلية) والترددات المثلى (b، c). مدة الاستجابة وعرض نطاق الاستجابة وثابت عرض النطاق (df). انخفضت كل من قوة وموثوقية الاستجابات الزمنية للأصوات (g، h). لم ينخفض ​​النشاط التلقائي بشكل ملحوظ (i). (*p < 0.05، اختبار t غير المقترن). (j، k) تأثيرات التعرض لـ LTE على عتبات القشرة المخية. كانت العتبات المتوسطة كان التأثير أعلى بشكل ملحوظ في الفئران المعرضة لـ LTE مقارنة بالفئران المعرضة للإشعاع الوهمي. وهذا التأثير أكثر وضوحًا في الترددات المنخفضة والمتوسطة.
يوضح الشكلان 4ب-و توزيع المعلمات المشتقة من STRF لهذه الحيوانات (المتوسطات موضحة بخطوط حمراء). يبدو أن تأثيرات التعرض لـ LTE على الحيوانات المعالجة بـ LPS تشير إلى انخفاض استثارة الخلايا العصبية. أولاً، كانت شدة الاستجابة الكلية والاستجابات أقل بشكل ملحوظ في BF مقارنةً بحيوانات Sham-LPS (الشكل 4ب، ج، اختبار t غير المقترن، p = 0.0017؛ و p = 0.0445). وبالمثل، انخفضت الاستجابات لأصوات الاتصال في كل من قوة الاستجابة وموثوقية التجارب (الشكل 4ز، ح، اختبار t غير المقترن، p = 0.043). انخفض النشاط التلقائي، ولكن هذا التأثير لم يكن ذا دلالة إحصائية (الشكل 4ط؛ p = 0.0745). لم تتأثر مدة الاستجابة، وعرض نطاق الضبط، وزمن الاستجابة بالتعرض لـ LTE في الحيوانات المعالجة بـ LPS (الشكل 4د-و)، مما يشير إلى أن انتقائية التردد ودقة استجابات البداية لم تتأثر. من خلال التعرض لـ LTE في الحيوانات المعالجة بـ LPS.
قمنا بعد ذلك بتقييم ما إذا كانت عتبات القشرة النغمية النقية قد تغيرت بسبب التعرض لـ LTE. من منطقة الاستجابة للتردد (FRA) التي تم الحصول عليها من كل تسجيل، حددنا العتبات السمعية لكل تردد ومتوسط ​​هذه العتبات لكلا المجموعتين من الحيوانات. يوضح الشكل 4j العتبات المتوسطة (± خطأ معياري) من 1.1 إلى 36 كيلو هرتز في الفئران المعالجة بـ LPS. أظهرت مقارنة العتبات السمعية لمجموعتي الشام والمكشوفة زيادة كبيرة في العتبات في الحيوانات المعرضة مقارنة بحيوانات الشام (الشكل 4j)، وهو التأثير الذي كان أكثر وضوحًا في الترددات المنخفضة والمتوسطة. بتعبير أدق، عند الترددات المنخفضة (<2.25 كيلو هرتز)، زادت نسبة الخلايا العصبية A1 ذات العتبة العالية، بينما انخفضت نسبة الخلايا العصبية ذات العتبة المنخفضة والمتوسطة (مربع كاي = 43.85؛ ص <0.0001؛ الشكل 4k، الشكل الأيسر). شوهد نفس التأثير عند التردد المتوسط ​​(2.25 < Freq(kHz) < 11): نسبة أعلى من التسجيلات القشرية ذات العتبات المتوسطة ونسبة أصغر من الخلايا العصبية ذات العتبات المنخفضة مقارنة بالمجموعة غير المعرضة (مربع كاي = 71.17؛ ص < 0.001؛ الشكل 4k، اللوحة الوسطى). كان هناك أيضًا فرق كبير في عتبة الخلايا العصبية عالية التردد (≥ 11 كيلو هرتز، ص = 0.0059)؛ انخفضت نسبة الخلايا العصبية ذات العتبة المنخفضة وزادت نسبة العتبة المتوسطة العالية (مربع كاي = 10.853؛ ص = 0.04 الشكل 4k، اللوحة اليمنى).
يوضح الشكل 5أ التوزيع الأمثل للتردد (BF، الذي يستحث الاستجابة القصوى عند 75 ديسيبل SPL) للخلايا العصبية القشرية التي تم الحصول عليها في الحيوانات السليمة لمجموعتي الشام والمكشوفة. وأظهر التحليل الإحصائي أن التوزيعين متشابهان (مربع كاي، ص = 0.157)، مما يشير إلى أنه يمكن إجراء مقارنات بين المجموعتين دون تحيز في العينة.
تأثيرات التعرض لـ LTE على المعايير الكمية للاستجابات القشرية في الحيوانات السليمة. (أ) توزيع BF في الخلايا العصبية القشرية للحيوانات السليمة المعرضة لـ LTE (أزرق غامق) والمعرضة بشكل وهمي لـ LTE (أزرق فاتح). لا يوجد فرق بين التوزيعين. (bf) تأثير التعرض لـ LTE على المعايير التي تحدد المجال الاستقبالي الزمني الطيفي (STRF). لم يكن هناك تغيير كبير في شدة الاستجابة عبر STRF والترددات المثلى (ب، ج). هناك زيادة طفيفة في مدة الاستجابة (د)، ولكن لا يوجد تغيير في عرض النطاق الترددي للاستجابة وعرض النطاق الترددي (هـ، و). لم تتغير قوة أو موثوقية الاستجابات الزمنية للأصوات (ز، ح). لم يكن هناك تغيير كبير في النشاط التلقائي (ط). (*p < 0.05 اختبار t غير المقترن). (ي، ك) تأثيرات التعرض لـ LTE على العتبات القشرية. في المتوسط، لم تتغير العتبات بشكل كبير في الفئران المعرضة لـ LTE مقارنةً بـ الفئران المعرضة للإشعاع الوهمي، ولكن عتبات التردد الأعلى كانت أقل قليلاً في الحيوانات المعرضة للإشعاع.
تُظهر الأشكال من 5ب إلى و مخططات صندوقية تُمثل توزيع ومتوسط ​​(خط أحمر) المعلمات المشتقة من مجموعتي STRFs. في الحيوانات السليمة، كان للتعرض لـ LTE نفسه تأثير ضئيل على متوسط ​​قيمة معلمات STRF. وبالمقارنة مع مجموعة Sham (مربعات زرقاء فاتحة مقابل داكنة للمجموعة المعرضة)، لم يُغير التعرض لـ LTE شدة الاستجابة الكلية ولا استجابة BF (الشكل 5ب، ج؛ اختبار t غير المقترن، p = 0.2176، و p = 0.8696 على التوالي). ولم يكن هناك أيضًا أي تأثير على النطاق الطيفي والكمون (p = 0.6764 و p = 0.7129 على التوالي)، ولكن كانت هناك زيادة كبيرة في مدة الاستجابة (p = 0.047). ولم يكن هناك أيضًا أي تأثير على قوة استجابات النطق (الشكل 5ز، p = 0.4375)، أو موثوقية هذه الاستجابات بين التجارب (الشكل 5ح، p = 0.3412)، و النشاط التلقائي (الشكل 5).5i؛ ص = 0.3256).
يوضح الشكل 5j متوسط ​​(± خطأ معياري) العتبات من 1.1 إلى 36 كيلو هرتز في الفئران السليمة. ولم يظهر فرقًا كبيرًا بين الفئران الوهمية والمعرضة، باستثناء عتبة أقل قليلاً في الحيوانات المعرضة عند الترددات العالية (11-36 كيلو هرتز) (اختبار t غير المقترن، ص = 0.0083). يعكس هذا التأثير حقيقة أنه في الحيوانات المعرضة، في نطاق التردد هذا (مربع كاي = 18.312، ص = 0.001؛ الشكل 5k)، كان هناك عدد أكبر قليلاً من الخلايا العصبية ذات العتبات المنخفضة والمتوسطة (بينما كان عدد الخلايا العصبية أقل عند العتبات العالية).
وفي الختام، عندما تعرضت الحيوانات السليمة لـ LTE، لم يكن هناك تأثير على قوة الاستجابة للنغمات النقية والأصوات المعقدة مثل النطق. وعلاوة على ذلك، في الحيوانات السليمة، كانت العتبات السمعية القشرية متشابهة بين الحيوانات المعرضة والحيوانات الوهمية، بينما في الحيوانات المعالجة بـ LPS، أدى التعرض لـ LTE إلى زيادة كبيرة في العتبات القشرية، وخاصة في نطاق التردد المنخفض والمتوسط.
أظهرت دراستنا أنه في الفئران الذكور البالغين الذين يعانون من التهاب عصبي حاد، أدى التعرض لتردد LTE-1800 ميجاهرتز مع SARACx محلي يبلغ 0.5 واط / كجم (انظر الأساليب) إلى انخفاض كبير في شدة الاستجابات الصوتية في التسجيلات الأولية للاتصال. حدثت هذه التغييرات في النشاط العصبي دون أي تغيير واضح في مدى المجال المكاني الذي تغطيه العمليات الدبقية الصغيرة. لم يُلاحظ هذا التأثير لـ LTE على شدة الاستجابات القشرية المستحثة في الفئران السليمة. بالنظر إلى التشابه في التوزيع الأمثل للتردد بين وحدات التسجيل في الحيوانات المعرضة لـ LTE والحيوانات المعرضة للوهم، يمكن أن تُعزى الاختلافات في التفاعل العصبي إلى التأثيرات البيولوجية لإشارات LTE بدلاً من تحيز أخذ العينات (الشكل 4 أ). علاوة على ذلك، يشير غياب التغييرات في زمن الاستجابة وعرض نطاق الضبط الطيفي في الفئران المعرضة لـ LTE إلى أنه على الأرجح، تم أخذ عينات من هذه التسجيلات من نفس الطبقات القشرية، والتي تقع في ACx الأولية بدلاً من المناطق الثانوية.
على حد علمنا، لم يتم الإبلاغ سابقًا عن تأثير إشارات LTE على الاستجابات العصبية. ومع ذلك، فقد وثقت دراسات سابقة قدرة GSM-1800 MHz أو 1800 MHz الموجة المستمرة (CW) على تغيير استثارة الخلايا العصبية، وإن كان ذلك مع وجود اختلافات كبيرة اعتمادًا على النهج التجريبي. بعد فترة وجيزة من التعرض لـ 1800 MHz CW عند مستوى SAR يبلغ 8.2 W / Kg، أظهرت التسجيلات من العقد الحلزونية انخفاضًا في عتبات تحفيز إمكانات الفعل والتعديل العصبي. من ناحية أخرى، انخفض نشاط النبضات والانفجار في الثقافات العصبية الأولية المشتقة من دماغ الفئران عن طريق التعرض لـ GSM-1800 MHz أو 1800 MHz CW لمدة 15 دقيقة عند SAR يبلغ 4.6 W / kg. كان هذا التثبيط قابلاً للعكس جزئيًا فقط في غضون 30 دقيقة من التعرض. تم تحقيق إسكات كامل للخلايا العصبية عند SAR يبلغ 9.2 W / kg. أظهر تحليل الاستجابة للجرعة أن كان تردد GSM-1800 ميجا هرتز أكثر فعالية من تردد CW 1800 ميجا هرتز في قمع نشاط الانفجارات، مما يشير إلى أن الاستجابات العصبية تعتمد على تعديل إشارة التردد اللاسلكي.
في إعدادنا، تم جمع الاستجابات القشرية المستحثة في الجسم الحي بعد 3 إلى 6 ساعات من انتهاء التعرض للرأس فقط لمدة ساعتين. في دراسة سابقة، قمنا بالتحقيق في تأثير GSM-1800 MHz عند SARACx بمقدار 1.55 واط / كجم ولم نجد أي تأثير كبير على الاستجابات القشرية المستحثة بالصوت في الفئران السليمة. هنا، كان التأثير الكبير الوحيد الذي تم إثارته في الفئران السليمة من خلال التعرض لـ LTE-1800 عند 0.5 واط / كجم SARACx هو زيادة طفيفة في مدة الاستجابة عند تقديم نغمات نقية. يصعب تفسير هذا التأثير لأنه لا يصاحبه زيادة في شدة الاستجابة، مما يشير إلى أن مدة الاستجابة الأطول هذه تحدث بنفس العدد الإجمالي لإمكانات الفعل التي تطلقها الخلايا العصبية القشرية. قد يكون أحد التفسيرات هو أن التعرض لـ LTE قد يقلل من نشاط بعض الخلايا العصبية المثبطة، حيث تم توثيق أن تثبيط التغذية الأمامية في ACx الأساسي يتحكم في مدة استجابات الخلايا الهرمية التي تسببها المهاد المثير المدخلات33،34،35،36،37.
على النقيض من ذلك، في الفئران المعرضة للالتهاب العصبي الناتج عن LPS، لم يكن للتعرض لـ LTE أي تأثير على مدة إطلاق الخلايا العصبية المستحثة بالصوت، ولكن تم اكتشاف تأثيرات كبيرة على قوة الاستجابات المستحثة. في الواقع، بالمقارنة مع الاستجابات العصبية المسجلة في الفئران المعرضة لـ LPS الوهمية، أظهرت الخلايا العصبية في الفئران المعالجة بـ LPS المعرضة لـ LTE انخفاضًا في شدة استجاباتها، وهو التأثير الذي لوحظ عند تقديم نغمات نقية وأصوات طبيعية. حدث الانخفاض في شدة الاستجابة للنغمات النقية دون تضييق نطاق الضبط الطيفي بمقدار 75 ديسيبل، وبما أنه حدث في جميع شدات الصوت، فقد أدى إلى زيادة في العتبات الصوتية للخلايا العصبية القشرية عند الترددات المنخفضة والمتوسطة.
أشار الانخفاض في قوة الاستجابة المستحثة إلى أن تأثير إشارات LTE عند SARACx بمقدار 0.5 وات/كجم في الحيوانات المعالجة بـ LPS كان مشابهًا لتأثير GSM-1800 ميجاهرتز المطبق عند SARACx أعلى بثلاث مرات (1.55 وات/كجم) 28. أما بالنسبة لإشارات GSM، فإن تعرض الرأس لـ LTE-1800 ميجاهرتز قد يقلل من استثارة الخلايا العصبية في الخلايا العصبية ACx للفئران المعرضة للالتهاب العصبي الناتج عن LPS. وتماشيًا مع هذه الفرضية، لاحظنا أيضًا اتجاهًا نحو انخفاض موثوقية تجربة الاستجابات العصبية للنطق (الشكل 4ح) وانخفاض النشاط التلقائي (الشكل 4ط). ومع ذلك، كان من الصعب تحديد ما إذا كانت إشارات LTE تقلل من استثارة الخلايا العصبية الجوهرية أو تقلل من المدخلات المشبكية، وبالتالي التحكم في الاستجابات العصبية في ACx.
أولاً، قد تكون هذه الاستجابات الأضعف ناتجة عن انخفاض استثارة الخلايا القشرية بشكل جوهري بعد التعرض لتردد LTE 1800 ميجاهرتز. ودعمًا لهذه الفكرة، قلل GSM-1800 ميجاهرتز و1800 ميجاهرتز-CW من نشاط الانفجارات عند تطبيقهما مباشرة على الثقافات الأولية لخلايا عصبية قشرية للفئران بمستويات معدل امتصاص دماغي 3.2 وات/كجم و4.6 وات/كجم على التوالي، ولكن كان مطلوبًا مستوى معدل امتصاص دماغي عتبة لتقليل نشاط الانفجارات بشكل كبير. ودفاعًا عن انخفاض الاستثارة الجوهرية، لاحظنا أيضًا معدلات أقل لإطلاق النار التلقائي في الحيوانات المعرضة مقارنة بالحيوانات المعرضة للإشعاع الوهمي.
ثانيًا، قد يؤثر التعرض لـ LTE أيضًا على النقل المشبكي من المشابك القشرية المهادية أو القشرية القشرية. تُظهر العديد من السجلات الآن أنه في القشرة السمعية، لا يتم تحديد اتساع الضبط الطيفي فقط من خلال الإسقاطات المهادية الواردة، ولكن الاتصالات داخل القشرة تمنح مدخلات طيفية إضافية للمواقع القشرية39،40. في تجاربنا، تشير حقيقة أن STRF القشرية أظهرت نطاقات تردد مماثلة في الحيوانات المعرضة والمعرضة للإشعاع الوهمي بشكل غير مباشر إلى أن تأثيرات التعرض لـ LTE لم تكن تأثيرات على الاتصال القشري القشري. يشير هذا أيضًا إلى أن الاتصال الأعلى في المناطق القشرية الأخرى المعرضة عند معدل امتصاص الموجات فوق الصوتية مقارنة بالقياس في ACx (الشكل 2) قد لا يكون مسؤولاً عن الاستجابات المتغيرة المذكورة هنا.
هنا، أظهرت نسبة أكبر من التسجيلات القشرية المعرضة لـ LPS عتبات عالية مقارنة بالحيوانات المعرضة لـ LPS الوهمية. ونظرًا لاقتراح أن العتبة الصوتية القشرية يتم التحكم فيها في المقام الأول من خلال قوة المشبك القشري المهادي39،40، يمكن الاشتباه في أن انتقال المهاد القشري ينخفض ​​جزئيًا بسبب التعرض، إما قبل المشبكي (انخفاض إطلاق الغلوتامات) أو مستوى ما بعد المشبكي (انخفاض عدد المستقبلات أو الألفة).
على غرار تأثيرات GSM-1800 MHz، حدثت استجابات عصبية متغيرة ناتجة عن LTE في سياق الالتهاب العصبي الناتج عن LPS، والذي يتميز باستجابات الخلايا الدبقية الصغيرة. تشير الأدلة الحالية إلى أن الخلايا الدبقية الصغيرة تؤثر بشدة على نشاط الشبكات العصبية في الأدمغة الطبيعية والمرضية41،42،43. تعتمد قدرتها على تعديل النقل العصبي ليس فقط على إنتاج المركبات التي تنتجها والتي قد تحد أو تحد من النقل العصبي، ولكن أيضًا على الحركة العالية لعملياتها الخلوية. في القشرة المخية، يؤدي كل من النشاط المتزايد والمنخفض للشبكات العصبية إلى توسع سريع للمجال المكاني للخلايا الدبقية الصغيرة بسبب نمو العمليات الدبقية الصغيرة44،45. على وجه الخصوص، يتم تجنيد نتوءات الخلايا الدبقية الصغيرة بالقرب من المشابك القشرية المهادية المنشطة ويمكن أن تمنع نشاط المشابك المثيرة من خلال آليات تتضمن إنتاج الأدينوزين الموضعي بوساطة الخلايا الدبقية الصغيرة.
في الفئران المعالجة بـ LPS التي خضعت لـ GSM-1800 MHz مع SARACx عند 1.55 واط / كجم، حدث انخفاض في نشاط الخلايا العصبية ACx مع نمو العمليات الدبقية الصغيرة التي تميزت بمناطق ملطخة بـ Iba1 كبيرة في زيادة ACx28. تشير هذه الملاحظة إلى أن إعادة تشكيل الخلايا الدبقية الصغيرة التي يحفزها التعرض لـ GSM يمكن أن تساهم بشكل فعال في الانخفاض الناجم عن GSM في الاستجابات العصبية المستحثة بالصوت. تجادل دراستنا الحالية ضد هذه الفرضية في سياق تعرض الرأس لـ LTE مع SARACx محدود إلى 0.5 واط / كجم، حيث لم نجد أي زيادة في المجال المكاني الذي تغطيه العمليات الدبقية الصغيرة. ومع ذلك، فإن هذا لا يستبعد أي تأثير لإشارات LTE على الخلايا الدبقية الصغيرة المنشطة بـ LPS، والتي قد تؤثر بدورها على النشاط العصبي. هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات للإجابة على هذا السؤال وتحديد الآليات التي يغير بها الالتهاب العصبي الحاد الاستجابات العصبية لإشارات LTE.
على حد علمنا، لم تتم دراسة تأثير إشارات LTE على المعالجة السمعية من قبل. أظهرت دراساتنا السابقة 26 و28 والدراسة الحالية أنه في حالة الالتهاب الحاد، أدى تعرض الرأس وحده لتردد GSM-1800 ميجاهرتز أو LTE-1800 ميجاهرتز إلى تغييرات وظيفية في الاستجابات العصبية في ACx، كما يتضح من زيادة عتبة السمع. لسببين رئيسيين على الأقل، لا ينبغي أن تتأثر وظيفة القوقعة بتعرضنا لـ LTE. أولاً، كما هو موضح في دراسة قياس الجرعات الموضحة في الشكل 2، توجد أعلى مستويات معدل الامتصاص النوعي (قريبة من 1 واط/كجم) في القشرة الظهرية الوسطى (أسفل الهوائي)، وتنخفض بشكل كبير كلما تحرك المرء جانبيًا وجانبيًا. الجزء البطني من الرأس. يمكن تقديره بحوالي 0.1 واط/كجم عند مستوى صيوان الجرذ (أسفل قناة الأذن). ثانيًا، عندما تعرضت آذان خنزير غينيا لمدة شهرين لتردد GSM 900 ميجاهرتز (5 أيام/أسبوع، 1 ساعة/يوم، معدل امتصاص سمعي بين 1 و4 وات/كجم، لم تكن هناك تغييرات يمكن اكتشافها في حجم التشوه الناتج عن عتبات الانبعاث والاستجابات السمعية لجذع الدماغ 47. وعلاوة على ذلك، فإن التعرض المتكرر للرأس لتردد GSM 900 أو 1800 ميجاهرتز بمعدل امتصاص سمعي محلي يبلغ 2 وات/كجم لم يؤثر على وظيفة الخلايا الشعرية الخارجية للقوقعة في الفئران السليمة48،49. تعكس هذه النتائج البيانات التي تم الحصول عليها من البشر، حيث أظهرت التحقيقات أن التعرض لمدة 10 إلى 30 دقيقة للمجالات الكهرومغناطيسية من الهواتف المحمولة GSM ليس له تأثير ثابت على المعالجة السمعية كما تم تقييمه على مستوى القوقعة50،51،52 أو جذع الدماغ53،54.
في دراستنا، تم ملاحظة التغيرات في إطلاق الخلايا العصبية الناتجة عن LTE في الجسم الحي بعد 3 إلى 6 ساعات من انتهاء التعرض. في دراسة سابقة أجريت على الجزء الظهري الإنسي من القشرة، لم تعد العديد من التأثيرات التي يسببها GSM-1800 MHz والتي لوحظت بعد 24 ساعة من التعرض قابلة للكشف بعد 72 ساعة من التعرض. هذا هو الحال مع توسع العمليات الدبقية الصغيرة، وانخفاض تنظيم جين IL-1ß والتعديل بعد الترجمة لمستقبلات AMPA. بالنظر إلى أن القشرة السمعية لها قيمة SAR أقل (0.5 واط / كجم) من المنطقة الظهرية الإنسيّة (2.94 واط / كجم 26)، فإن التغييرات في النشاط العصبي المبلغ عنها هنا تبدو عابرة.
يجب أن تأخذ بياناتنا في الاعتبار حدود معدل الامتصاص النوعي المؤهلة وتقديرات قيم معدل الامتصاص النوعي الفعلية التي تم تحقيقها في القشرة المخية لمستخدمي الهواتف المحمولة. تحدد المعايير الحالية المستخدمة لحماية الجمهور حد معدل الامتصاص النوعي عند 2 وات / كجم للتعرض الموضعي للرأس أو الجذع للترددات الراديوية في نطاق RF 100 كيلو هرتز و 6 جيجا هرتز.
تم إجراء محاكاة الجرعة باستخدام نماذج مختلفة لرأس الإنسان لتحديد امتصاص طاقة الترددات الراديوية في أنسجة مختلفة من الرأس أثناء الاتصال العام بالرأس أو الهاتف المحمول. بالإضافة إلى تنوع نماذج رأس الإنسان، تسلط هذه المحاكاة الضوء على اختلافات أو شكوك كبيرة في تقدير الطاقة التي يمتصها الدماغ بناءً على المعلمات التشريحية أو النسيجية مثل الشكل الخارجي أو الداخلي للجمجمة أو السُمك أو محتوى الماء. تختلف أنسجة الرأس المختلفة بشكل كبير وفقًا للعمر أو الجنس أو الفرد 56،57،58. علاوة على ذلك، تؤثر خصائص الهاتف المحمول، مثل الموقع الداخلي للهوائي وموضع الهاتف المحمول بالنسبة لرأس المستخدم، بشدة على مستوى وتوزيع قيم معدل الامتصاص النوعي في القشرة المخية 59،60. ومع ذلك، بالنظر إلى توزيعات معدل الامتصاص النوعي المبلغ عنها في القشرة المخية البشرية، والتي تم إنشاؤها من نماذج الهواتف المحمولة التي تصدر ترددات راديوية في نطاق 1800 ميجاهرتز 58،59،60، يبدو أن مستويات معدل الامتصاص النوعي التي تم تحقيقها في القشرة السمعية البشرية لا تزال نصف القشرة المخية البشرية غير المطبقة بشكل كاف. دراستنا (SARACx 0.5 W / kg). لذلك، فإن بياناتنا لا تتحدى الحدود الحالية لقيم SAR المطبقة على الجمهور.
وفي الختام، تظهر دراستنا أن التعرض لمرة واحدة فقط للرأس لتردد LTE-1800 ميجا هرتز يتداخل مع الاستجابات العصبية للخلايا العصبية القشرية للمحفزات الحسية. وتماشيا مع التوصيفات السابقة لتأثيرات إشارات GSM، تشير نتائجنا إلى أن تأثيرات إشارات LTE على النشاط العصبي تختلف باختلاف الحالة الصحية. ويؤدي الالتهاب العصبي الحاد إلى حساسية الخلايا العصبية لتردد LTE-1800 ميجا هرتز، مما يؤدي إلى تغيير المعالجة القشرية للمحفزات السمعية.
تم جمع البيانات في عمر 55 يومًا من القشرة المخية لـ 31 فأرًا بالغًا من نوع ويستار تم الحصول عليها في مختبر جانفييه. تم إيواء الفئران في منشأة يتم التحكم في الرطوبة (50-55٪) ودرجة الحرارة (22-24 درجة مئوية) مع دورة ضوء / ظلام 12 ساعة / 12 ساعة (الأضواء مضاءة في الساعة 7:30 صباحًا) مع حرية الوصول إلى الطعام والماء. تم إجراء جميع التجارب وفقًا للإرشادات التي وضعها مجلس توجيه المجتمعات الأوروبية (2010/63 / توجيه مجلس الاتحاد الأوروبي)، والتي تشبه تلك الموضحة في إرشادات جمعية علوم الأعصاب لاستخدام الحيوانات في أبحاث علوم الأعصاب. تمت الموافقة على هذا البروتوكول من قبل لجنة الأخلاقيات باريس سود ومركز (CEEA N°59، المشروع 2014-25، البروتوكول الوطني 03729.02) باستخدام الإجراءات التي تم التحقق من صحتها من قبل هذه اللجنة 32-2011 و 34-2012.
تم تدريب الحيوانات على غرف المستعمرات لمدة أسبوع على الأقل قبل علاج LPS والتعرض (أو التعرض الوهمي) لـ LTE-EMF.
تم حقن اثنين وعشرين فأرًا داخل الصفاق (ip) بـ E. coli LPS (250 ميكروغرام / كجم، النمط المصلي 0127: B8، SIGMA) المخفف بمحلول ملحي متساوي التوتر خالٍ من السموم الداخلية المعقم لمدة 24 ساعة قبل LTE أو التعرض الوهمي (ن لكل مجموعة). = ١١). في ذكور فئران ويستار بعمر شهرين، يُنتج هذا العلاج بـ LPS استجابةً عصبيةً التهابيةً تُميّز في القشرة المخية بواسطة عدة جينات مُحفّزة للالتهابات (عامل نخر الورم ألفا، إنترلوكين ١ß، CCL2، NOX2، وNOS2) التي رُفع تنظيمها بعد ٢٤ ساعة من حقن LPS، بما في ذلك زيادة بمقدار ٤ و١٢ ضعفًا في مستويات النسخ المُشفّرة لإنزيم NOX2 والإنترلوكين ١ß، على التوالي. عند هذه النقطة الزمنية (٢٤ ساعة)، أظهرت الخلايا الدبقية الصغيرة القشرية الشكل الخلوي "الكثيف" النموذجي المتوقع من التنشيط الخلوي المُحفّز بالـ LPS (الشكل ١)، وهو ما يتناقض مع التنشيط المُحفّز بالـ LPS من قِبل عوامل أخرى. يتوافق التنشيط الخلوي المُحفّز بالالتهاب مع ٢٤، ٦١.
تم إجراء تعريض الرأس فقط لـ LTE EMF باستخدام الإعداد التجريبي المستخدم سابقًا لتقييم تأثير GSM EMF26. تم إجراء تعريض LTE بعد 24 ساعة من حقن LPS (11 حيوانًا) أو عدم علاج LPS (5 حيوانات). تم تخدير الحيوانات بشكل خفيف باستخدام الكيتامين / زيلازين (كيتامين 80 مجم / كجم ، حقنة في الوريد ؛ زيلازين 10 مجم / كجم ، حقنة في الوريد) قبل التعرض لمنع الحركة ولضمان وجود رأس الحيوان في هوائي الحلقة الذي ينبعث منه إشارة LTE موقع قابل للتكرار أدناه. نصف الفئران من نفس القفص كانت بمثابة ضوابط (11 حيوانًا تعرضوا للإشعاع الوهمي ، من أصل 22 فأرًا عولجوا مسبقًا بـ LPS): تم وضعهم تحت هوائي الحلقة وتم ضبط طاقة إشارة LTE على الصفر. كانت أوزان الحيوانات المعرضة والمعرضة للإشعاع الوهمي متشابهة (p = 0.558 ، اختبار t غير المقترن ، ns). تم وضع جميع الحيوانات المخدرة على وسادة تدفئة خالية من المعادن للحفاظ على درجة حرارة أجسامهم حول 37 درجة مئوية طوال التجربة. كما هو الحال في التجارب السابقة، تم ضبط وقت التعرض على ساعتين. بعد التعرض، ضع الحيوان على وسادة تدفئة أخرى في غرفة العمليات. تم تطبيق نفس إجراء التعرض على 10 فئران سليمة (غير معالجة بـ LPS)، تم تعريض نصفها بشكل وهمي من نفس القفص (ص = 0.694).
كان نظام التعرض مشابهًا للأنظمة 25 و62 الموصوفة في الدراسات السابقة، مع استبدال مولد التردد اللاسلكي لتوليد LTE بدلاً من المجالات الكهرومغناطيسية GSM. باختصار، تم توصيل مولد RF (SMBV100A، 3.2 جيجاهرتز، Rohde & Schwarz، ألمانيا) ينبعث منه مجال كهرومغناطيسي LTE - 1800 ميجاهرتز بمضخم طاقة (ZHL-4W-422+، Mini-Circuits، الولايات المتحدة الأمريكية)، ودائرة دائرية (D3 1719-N، Sodhy، فرنسا)، ومقرن ثنائي الاتجاه (CD D 1824-2، - 30 ديسيبل، Sodhy، فرنسا) ومقسم طاقة رباعي الاتجاهات (DC D 0922-4N، Sodhy، فرنسا)، مما يسمح بتعريض أربعة حيوانات في وقت واحد. سمح مقياس الطاقة (N1921A، Agilent، الولايات المتحدة الأمريكية) المتصل بمقرن ثنائي الاتجاه بالقياس المستمر ومراقبة الإشعاع الساقط والمنعكس. الطاقة داخل الجهاز. تم توصيل كل خرج بهوائي حلقي (Sama-Sistemi srl؛ روما)، مما يتيح التعرض الجزئي لرأس الحيوان. يتكون هوائي الحلقة من دائرة مطبوعة بخطين معدنيين (ثابت العزل εr = 4.6) محفورين على ركيزة إيبوكسي عازلة. في أحد الطرفين، يتكون الجهاز من سلك بعرض 1 مم يشكل حلقة موضوعة بالقرب من رأس الحيوان. كما هو الحال في الدراسات السابقة26،62، تم تحديد معدل الامتصاص النوعي (SAR) عدديًا باستخدام نموذج الفئران العددي وطريقة مجال الوقت للفرق المحدود (FDTD)63،64،65. كما تم تحديدها تجريبيًا في نموذج الفئران المتجانس باستخدام مجسات Luxtron لقياس ارتفاع درجة الحرارة. في هذه الحالة، يتم حساب معدل الامتصاص النوعي بوحدة W/kg باستخدام الصيغة: SAR = C ΔT/Δt، حيث C هي السعة الحرارية بوحدة J/(kg K)، ΔT، بوحدة °K وΔt تغير درجة الحرارة، الوقت بالثواني. معدل الامتصاص النوعي المحدد عدديًا تمت مقارنة القيم مع قيم SAR التجريبية التي تم الحصول عليها باستخدام نموذج متجانس، وخاصة في مناطق دماغ الفئران المكافئة. الفرق بين قياسات SAR العددية وقيم SAR المكتشفة تجريبياً أقل من 30٪.
يوضح الشكل 2أ توزيع معدل الامتصاص النوعي في دماغ الفئران في نموذج الفئران، والذي يتطابق مع التوزيع من حيث وزن الجسم وحجم الفئران المستخدمة في دراستنا. كان متوسط ​​معدل الامتصاص النوعي في الدماغ 0.37 ± 0.23 واط/كجم (المتوسط ​​± الانحراف المعياري). تكون قيم معدل الامتصاص النوعي أعلى في المنطقة القشرية أسفل هوائي الحلقة مباشرة. كان معدل الامتصاص النوعي المحلي في ACx (SARACx) 0.50 ± 0.08 واط/كجم (المتوسط ​​± الانحراف المعياري) (الشكل 2ب). ونظرًا لأن أوزان أجسام الفئران المعرضة متجانسة وأن الاختلافات في سمك أنسجة الرأس لا تذكر، فمن المتوقع أن يكون معدل الامتصاص النوعي الفعلي لـ ACx أو المناطق القشرية الأخرى متشابهًا جدًا بين حيوان معرض وآخر.
في نهاية التعرض، تم تزويد الحيوانات بجرعات إضافية من الكيتامين (20 ملغ/كغ، في الحقنة الشرجية) والزيلازين (4 ملغ/كغ، في الحقنة الشرجية) حتى لم تتم ملاحظة أي حركات منعكسة بعد الضغط على المخلب الخلفي. تم حقن مخدر موضعي (زيلوكايين 2%) تحت الجلد في الجلد والعضلة الصدغية فوق الجمجمة، وتم وضع الحيوانات على نظام تدفئة خالٍ من المعدن. بعد وضع الحيوان في إطار التجسيم، تم إجراء فتح الجمجمة فوق القشرة الصدغية اليسرى. كما هو الحال في دراستنا السابقة66، بدءًا من تقاطع العظام الجدارية والصدغية، كان عرض الفتحة 9 مم وارتفاعها 5 مم. تمت إزالة الجافية فوق ACx بعناية تحت سيطرة المنظار دون إتلاف الأوعية الدموية. في نهاية الإجراء، تم بناء قاعدة من أسمنت الأكريليك السني للتثبيت غير الرضحي لرأس الحيوان أثناء التسجيل. ضع إطار التجسيم الذي يدعم الحيوان في وضع صوتي غرفة التوهين (IAC، النموذج AC1).
تم الحصول على البيانات من تسجيلات متعددة الوحدات في القشرة السمعية الأولية لـ 20 فأرًا، بما في ذلك 10 حيوانات عولجت مسبقًا بـ LPS. تم الحصول على التسجيلات خارج الخلية من مجموعة من 16 قطبًا كهربائيًا من التنغستن (TDT، ø: 33 ميكرومتر، <1 MΩ) تتكون من صفين من 8 أقطاب كهربائية متباعدة 1000 ميكرومتر (350 ميكرومتر بين الأقطاب الكهربائية في نفس الصف). تم إدخال سلك فضي (ø: 300 ميكرومتر) للتأريض بين العظم الصدغي والجافية المقابلة. الموقع المقدر لـ ACx الأساسي هو 4-7 مم خلف البريجما و3 مم بطنيًا إلى الدرز فوق الصدغي. تم تضخيم الإشارة الخام 10000 مرة (TDT Medusa) ثم معالجتها بواسطة نظام اكتساب بيانات متعدد القنوات (RX5، TDT). تم جمع الإشارات من كل قطب كهربائي تم ترشيحها (610-10000 هرتز) لاستخراج نشاط الوحدات المتعددة (MUA). تم ضبط مستويات الزناد بعناية لكل قطب كهربائي (من قبل المؤلفين المشاركين الذين لم يكونوا على دراية بالحالات المكشوفة أو المعرضة للخداع) لاختيار أكبر جهد فعل من الإشارة. أظهر الفحص المتصل وغير المتصل للأشكال الموجية أن نشاط الوحدات المتعددة الذي تم جمعه هنا يتكون من جهد فعل تم إنشاؤه بواسطة 3 إلى 6 خلايا عصبية بالقرب من الأقطاب الكهربائية. في بداية كل تجربة، قمنا بتعيين موضع مجموعة الأقطاب الكهربائية بحيث يمكن لصفين من ثمانية أقطاب كهربائية أخذ عينات من الخلايا العصبية، من الاستجابات ذات التردد المنخفض إلى العالي عند إجرائها في الاتجاه الأمامي.
تم توليد المحفزات الصوتية في Matlab، ونقلها إلى نظام توصيل الصوت (TDT) القائم على RP2.1 وإرسالها إلى مكبر صوت Fostex (FE87E). تم وضع مكبر الصوت على بعد 2 سم من أذن الفأر اليمنى، وعلى هذه المسافة أنتج مكبر الصوت طيف تردد مسطح (± 3 ديسيبل) بين 140 هرتز و36 كيلو هرتز. تم إجراء معايرة مكبر الصوت باستخدام الضوضاء والنغمات النقية المسجلة بميكروفون Bruel and Kjaer 4133 المقترن بمضخم صوت مسبق B&K 2169 ومسجل رقمي Marantz PMD671. تم تحديد مجال الاستقبال الطيفي الزمني (STRF) باستخدام 97 ترددًا من نغمات جاما، تغطي 8 أوكتافات (0.14-36 كيلو هرتز)، معروضة بترتيب عشوائي عند 75 ديسيبل SPL عند 4.15 هرتز. تم تحديد منطقة استجابة التردد (FRA) باستخدام نفس مجموعة النغمات وتقديمها بترتيب عشوائي عند 2 هرتز من 75 إلى 5 ديسيبل SPL. يتم تقديم كل تردد ثماني مرات بكل شدة.
تم أيضًا تقييم الاستجابات للمحفزات الطبيعية. في الدراسات السابقة، لاحظنا أن أصوات الفئران نادرًا ما أثارت استجابات قوية في ACx، بغض النظر عن التردد العصبي الأمثل (BF)، في حين أن الأصوات الخاصة بالزرع الغريب (على سبيل المثال، أصوات الطيور المغردة أو خنزير غينيا) عادةً ما أثارت خريطة النغمة بأكملها. لذلك، قمنا باختبار الاستجابات القشرية للأصوات في خنازير غينيا (كانت الصافرة المستخدمة في 36 مرتبطة بثاني من المحفزات، تم تقديمها 25 مرة).

يمكننا أيضًا تخصيص مكونات الترددات الراديوية السلبية وفقًا لمتطلباتك. يمكنك زيارة صفحة التخصيص لتقديم المواصفات التي تحتاجها.
https://www.keenlion.com/customization/

إيمالي:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com