نشكركم على زيارة موقع Nature.com. يُعاني متصفحكم من محدودية دعم CSS. للحصول على أفضل تجربة، نوصي باستخدام متصفح مُحدّث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer). في هذه الأثناء، ولضمان استمرار الدعم، سنعرض الموقع بدون أنماط CSS وجافا سكريبت.
أدى الطلب المتزايد باستمرار على اتصالات الهاتف المحمول إلى ظهور تقنيات لاسلكية جديدة، والتي قد يكون لها تأثيرات مختلفة على الأنظمة البيولوجية. لاختبار ذلك، عرّضنا فئرانًا لمجال كهرومغناطيسي بتردد 1800 ميجاهرتز بتقنية الجيل الرابع LTE لمدة ساعتين. ثم قمنا بتقييم تأثير الالتهاب العصبي الحاد الناجم عن عديد السكاريد الشحمي على التغطية المكانية للخلايا الدبقية الصغيرة والنشاط العصبي الفيزيولوجي الكهربائي في القشرة السمعية الأولية. يبلغ متوسط معدل الامتصاص النوعي (SAR) في القشرة السمعية الأولية 0.5 واط/كجم. تُظهر تسجيلات متعددة الوحدات أن مجال LTE الكهرومغناطيسي يُحفز انخفاضًا في شدة الاستجابة للنغمات النقية والأصوات الطبيعية، بينما يزيد من العتبة الصوتية للترددات المنخفضة والمتوسطة. لم يُظهر الفحص المناعي النسيجي لبروتين Iba1 أي تغييرات في المنطقة التي تغطيها أجسام الخلايا الدبقية الصغيرة وزوائدها. في الفئران السليمة، لم يُحدث التعرض نفسه لمجال LTE أي تغييرات في شدة الاستجابة. العتبات الصوتية. تُظهر بياناتنا أن الالتهاب العصبي الحاد يجعل الخلايا العصبية أكثر حساسية للمجالات الكهرومغناطيسية منخفضة التردد، مما يؤدي إلى تغيير في معالجة المحفزات الصوتية في القشرة السمعية.
لقد تغيرت البيئة الكهرومغناطيسية للبشرية بشكل جذري خلال العقود الثلاثة الماضية نتيجة للتوسع المستمر في الاتصالات اللاسلكية. حاليًا، يُعتبر أكثر من ثلثي السكان من مستخدمي الهواتف المحمولة. وقد أثار الانتشار الواسع لهذه التقنية مخاوف وجدلاً حول الآثار الخطيرة المحتملة للمجالات الكهرومغناطيسية النبضية في نطاق الترددات الراديوية، والتي تنبعث من الهواتف المحمولة أو محطات البث وتُستخدم في تشفير الاتصالات. وقد ألهمت هذه المشكلة الصحية العامة عددًا من الدراسات التجريبية التي تُعنى بدراسة آثار امتصاص الترددات الراديوية في الأنسجة البيولوجية. بحثت بعض هذه الدراسات عن تغيرات في نشاط الشبكة العصبية والعمليات الإدراكية، نظرًا لقرب الدماغ من مصادر الترددات الراديوية في ظل الاستخدام الواسع النطاق للهواتف المحمولة. تتناول العديد من الدراسات المنشورة آثار الإشارات المُعدّلة بالنبضات المستخدمة في الجيل الثاني من نظام الاتصالات المتنقلة العالمي (GSM) أو نظام الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة واسع النطاق (WCDMA) / الجيل الثالث من أنظمة الاتصالات المتنقلة العالمية (UMTS). لا يزال القليل معروفًا عن آثار الترددات الراديوية. تعتمد إشارات التردد المستخدمة في خدمات الجيل الرابع (4G) للهواتف المحمولة على تقنية بروتوكول الإنترنت الرقمية بالكامل المعروفة باسم تقنية التطور طويل الأمد (LTE). وقد أُطلقت خدمة LTE للهواتف المحمولة في عام 2011، ومن المتوقع أن يصل عدد مشتركيها العالميين إلى 6.6 مليار مشترك بحلول يناير 2022 (GSMA: //gsacom.com). وبالمقارنة مع أنظمة GSM (2G) وWCDMA (3G) التي تعتمد على أنظمة تعديل أحادية الموجة الحاملة، تستخدم LTE تقنية التضمين بتقسيم التردد المتعامد (OFDM) كصيغة أساسية للإشارة. وتستخدم خدمات LTE للهواتف المحمولة في جميع أنحاء العالم نطاقات تردد مختلفة تتراوح بين 450 و3700 ميجاهرتز، بما في ذلك نطاقي 900 و1800 ميجاهرتز المستخدمين أيضًا في GSM.
تتحدد قدرة التعرض للترددات الراديوية على التأثير في العمليات البيولوجية إلى حد كبير بمعدل الامتصاص النوعي (SAR) المُعبر عنه بوحدة واط/كجم، والذي يقيس الطاقة الممتصة في الأنسجة البيولوجية. وقد تم مؤخرًا استكشاف تأثيرات التعرض الحاد للرأس لمدة 30 دقيقة لإشارات LTE بتردد 2.573 جيجاهرتز على نشاط الشبكة العصبية العالمية لدى متطوعين أصحاء. وباستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة، لوحظ أن التعرض لـ LTE يمكن أن يُحدث تقلبات ترددية بطيئة تلقائية وتغيرات في الاتصال داخل المناطق أو بينها، بينما قُدِّرت مستويات ذروة معدل الامتصاص النوعي المكاني، بمتوسط 10 جرامات من الأنسجة، بما يتراوح بين 0.42 و1.52 واط/كجم، وفقًا للمواضيع 7 و8 و9. وأظهر تحليل تخطيط كهربية الدماغ (EEG) في ظل ظروف تعرض مماثلة (مدة 30 دقيقة، ومستوى ذروة معدل الامتصاص النوعي المُقدَّر بـ 1.34 واط/كجم باستخدام نموذج رأس بشري تمثيلي) انخفاضًا في القدرة الطيفية والتماسك بين نصفي الكرة المخية في نطاقي ألفا وبيتا. ومع ذلك، وجدت دراستان أخريان، استنادًا إلى تحليل تخطيط كهربية الدماغ، أن 20 أو 30 دقيقة من لم يُظهر التعرض لإشعاع LTE على الرأس، مع ضبط الحد الأقصى لمستويات امتصاص الطاقة النوعي الموضعي عند حوالي 2 واط/كجم، أي تأثير ملحوظ¹¹ أو أدى إلى انخفاض القدرة الطيفية في نطاق ألفا، بينما لم تتغير الوظائف الإدراكية وفقًا لاختبار ستروب¹². كما وُجدت اختلافات كبيرة في نتائج تخطيط كهربية الدماغ أو الدراسات الإدراكية التي تناولت على وجه التحديد تأثيرات التعرض للمجالات الكهرومغناطيسية لشبكات GSM أو UMTS. ويُعتقد أن هذه الاختلافات ناتجة عن تباينات في تصميم المنهجية والمعايير التجريبية، بما في ذلك نوع الإشارة وتعديلها، وشدة التعرض ومدته، أو عن عدم تجانس الأفراد فيما يتعلق بالعمر أو التشريح أو الجنس.
حتى الآن، لم تُستخدم سوى دراسات قليلة على الحيوانات لتحديد كيفية تأثير التعرض لإشارات LTE على وظائف الدماغ. وقد أُفيد مؤخرًا أن التعرض الجهازي للفئران النامية من المرحلة الجنينية المتأخرة وحتى الفطام (30 دقيقة/يوم، 5 أيام/أسبوع، بمتوسط معدل امتصاص نوعي للجسم بالكامل يبلغ 0.5 أو 1 واط/كجم) أدى إلى تغيرات في السلوك الحركي والشهية في مرحلة البلوغ. 14. كما وُجد أن التعرض الجهازي المتكرر (2 هكتار يوميًا لمدة 6 أسابيع) في الجرذان البالغة يحفز الإجهاد التأكسدي ويقلل من سعة الكمونات البصرية المستحثة التي تم الحصول عليها من العصب البصري، مع تقدير الحد الأقصى لمعدل الامتصاص النوعي بـ 10 ملي واط/كجم. 15.
إضافةً إلى التحليل على مستويات متعددة، بما في ذلك المستويين الخلوي والجزيئي، يمكن استخدام نماذج القوارض لدراسة آثار التعرض للترددات الراديوية أثناء المرض، كما ركزت الدراسات السابقة على المجالات الكهرومغناطيسية لشبكات GSM أو WCDMA/3G UMTS في سياق الالتهاب العصبي الحاد. وقد أظهرت الدراسات آثار النوبات، والأمراض التنكسية العصبية، والأورام الدبقية 16،17،18،19،20.
تُعدّ القوارض المحقونة بالليبوساكاريد (LPS) نموذجًا كلاسيكيًا قبل السريري للاستجابات الالتهابية العصبية الحادة المرتبطة بالأمراض المعدية الحميدة التي تسببها الفيروسات أو البكتيريا والتي تصيب غالبية السكان سنويًا. تؤدي هذه الحالة الالتهابية إلى مرض قابل للعكس ومتلازمة سلوكية اكتئابية تتميز بالحمى وفقدان الشهية وانخفاض التفاعل الاجتماعي. تُعدّ الخلايا البلعمية المقيمة في الجهاز العصبي المركزي، مثل الخلايا الدبقية الصغيرة، خلايا فعالة رئيسية في هذه الاستجابة الالتهابية العصبية. يُحفز علاج القوارض بالليبوساكاريد تنشيط الخلايا الدبقية الصغيرة، والذي يتميز بإعادة تشكيل شكلها وعملياتها الخلوية وتغيرات عميقة في ملف تعريف النسخ الجيني، بما في ذلك زيادة تنظيم الجينات التي تشفر السيتوكينات أو الإنزيمات المؤيدة للالتهاب، والتي تؤثر على الشبكات العصبية (الأنشطة 22، 23، 24).
بدراسة تأثير التعرض المباشر للرأس لمدة ساعتين لمجال كهرومغناطيسي بتردد 1800 ميجاهرتز بتقنية GSM في الفئران المعالجة بالليبوساكاريد (LPS)، وجدنا أن إشارات GSM تحفز استجابات خلوية في القشرة الدماغية، مما يؤثر على التعبير الجيني، وفسفرة مستقبلات الغلوتامات، وإطلاق النبضات العصبية المحفزة بواسطة الميتا، وشكل الخلايا الدبقية الصغيرة في القشرة الدماغية. لم تُلاحظ هذه التأثيرات في الفئران السليمة التي تعرضت لنفس التعرض لتقنية GSM، مما يشير إلى أن حالة الالتهاب العصبي الناجمة عن الليبوساكاريد (LPS) تزيد من حساسية خلايا الجهاز العصبي المركزي لإشارات GSM. بالتركيز على القشرة السمعية (ACx) للفئران المعالجة بالليبوساكاريد (LPS)، حيث بلغ متوسط معدل الامتصاص النوعي الموضعي 1.55 واط/كجم، لاحظنا أن التعرض لتقنية GSM أدى إلى زيادة في طول أو تفرع زوائد الخلايا الدبقية الصغيرة، وانخفاض في الاستجابات العصبية المحفزة بواسطة النغمات النقية والتحفيز الطبيعي 28.
هدفت هذه الدراسة إلى فحص ما إذا كان التعرض الرأسي فقط لإشارات LTE-1800 ميجاهرتز يمكن أن يُغير أيضًا من مورفولوجيا الخلايا الدبقية الصغيرة والنشاط العصبي في القشرة السمعية الأمامية (ACx)، مما يقلل من قوة التعرض بمقدار الثلثين. وقد أظهرنا هنا أن إشارات LTE لم يكن لها أي تأثير على عمليات الخلايا الدبقية الصغيرة، ولكنها مع ذلك أدت إلى انخفاض كبير في النشاط القشري المُستحث بالصوت في القشرة السمعية الأمامية (ACx) للفئران المعالجة بـ LPS بقيمة معدل امتصاص نوعي (SAR) تبلغ 0.5 واط/كجم.
بالنظر إلى الأدلة السابقة التي تشير إلى أن التعرض لتردد GSM-1800 ميجاهرتز قد غيّر شكل الخلايا الدبقية الصغيرة في ظل ظروف التهابية، قمنا بدراسة هذا التأثير بعد التعرض لإشارات LTE.
حُقنت فئران بالغة بمادة LPS قبل 24 ساعة من تعريضها لمجال LTE بتردد 1800 ميجاهرتز، إما عن طريق تعريض الرأس فقط لمجال وهمي. عند التعريض، لوحظت استجابات التهابية عصبية في القشرة المخية، ناتجة عن LPS، كما يتضح من زيادة التعبير عن الجينات المحفزة للالتهاب وتغيرات في مورفولوجيا الخلايا الدبقية الصغيرة في القشرة (الشكل 1). تم ضبط القدرة المُعرَّضة لها الرأس في مجال LTE للحصول على متوسط مستوى امتصاص نوعي (SAR) قدره 0.5 واط/كجم في القشرة الأمامية (ACx) (الشكل 2). لتحديد ما إذا كانت الخلايا الدبقية الصغيرة المُنشَّطة بواسطة LPS تستجيب للمجال الكهرومغناطيسي LTE، قمنا بتحليل مقاطع قشرية مصبوغة بمضاد Iba1 الذي يُحدد هذه الخلايا بشكل انتقائي. كما هو موضح في الشكل 3أ، في مقاطع ACx المثبتة بعد 3 إلى 4 ساعات من التعريض الوهمي أو التعرض لمجال LTE، بدت الخلايا الدبقية الصغيرة متشابهة بشكل ملحوظ، حيث أظهرت مورفولوجيا خلوية "كثيفة" ناتجة عن المعالجة الالتهابية بـ LPS (الشكل 1). وتماشياً مع غياب الاستجابات المورفولوجية، لم يكشف التحليل الكمي للصور عن أي تغيرات ذات دلالة إحصائية. الاختلافات في المساحة الكلية (اختبار t غير المقترن، p = 0.308) أو المساحة (p = 0.196) والكثافة (p = 0.061) للتفاعل المناعي Iba1 عند مقارنة التعرض لأجسام الخلايا المصبوغة بـ Iba 1 في فئران LTE مقابل الحيوانات المعرضة بشكل وهمي (الشكل 3ب-د).
تأثير حقن الليبوبوليسكاريد (LPS) داخل الصفاق على مورفولوجيا الخلايا الدبقية الصغيرة في القشرة الدماغية. صورة نموذجية للخلايا الدبقية الصغيرة في مقطع تاجي من القشرة الدماغية (المنطقة الظهرية الوسطى) بعد 24 ساعة من الحقن داخل الصفاق لليبوبوليسكاريد أو محلول التحكم (المجموعة الضابطة). تم تلوين الخلايا باستخدام الأجسام المضادة لـ Iba1 كما هو موضح سابقًا. أدى العلاج المحفز للالتهاب بالليبوبوليسكاريد إلى تغييرات في مورفولوجيا الخلايا الدبقية الصغيرة، بما في ذلك زيادة سمك الجزء القريب وزيادة التفرعات الثانوية القصيرة للعمليات الخلوية، مما أدى إلى مظهر كثيف. مقياس الرسم: 20 ميكرومتر.
تحليل قياس الجرعات لمعدل الامتصاص النوعي (SAR) في دماغ الفئران أثناء التعرض لتردد LTE 1800 ميجاهرتز. تم استخدام نموذج غير متجانس مُوصوف سابقًا لفأر وهمي وهوائي حلقي62 لتقييم معدل الامتصاص النوعي الموضعي في الدماغ، باستخدام شبكة مكعبة بحجم 0.5 مم3. (أ) عرض عام لنموذج فأر في بيئة تعرض مع هوائي حلقي فوق الرأس ووسادة حرارية معدنية (صفراء) أسفل الجسم. (ب) توزيع قيم معدل الامتصاص النوعي في دماغ الفئران البالغة بدقة مكانية 0.5 مم3. تتوافق المنطقة المحددة بالخط الأسود في المقطع السهمي مع القشرة السمعية الأولية حيث يتم تحليل نشاط الخلايا الدبقية الصغيرة والعصبية. ينطبق مقياس قيم معدل الامتصاص النوعي المرمز بالألوان على جميع عمليات المحاكاة العددية الموضحة في الشكل.
الخلايا الدبقية الصغيرة المحقونة بـ LPS في القشرة السمعية للفئران بعد التعرض لـ LTE أو التعرض الوهمي. (أ) صورة مكدسة نموذجية للخلايا الدبقية الصغيرة المصبوغة بأجسام مضادة لـ Iba1 في مقاطع إكليلية من القشرة السمعية للفئران المروية بـ LPS بعد 3 إلى 4 ساعات من التعرض الوهمي أو التعرض لـ LTE (التعرض). مقياس الرسم: 20 ميكرومتر. (ب، د) التقييم المورفومتري للخلايا الدبقية الصغيرة بعد 3 إلى 4 ساعات من التعرض الوهمي (نقاط مفتوحة) أو التعرض لـ LTE (التعرض، نقاط سوداء). (ب، ج) التغطية المكانية (ب) لعلامة الخلايا الدبقية الصغيرة Iba1 ومساحات أجسام الخلايا الموجبة لـ Iba1 (ج). تمثل البيانات مساحة التلوين بأجسام مضادة لـ Iba1 مُقاسة بالنسبة إلى المتوسط من الحيوانات المعرضة للتعرض الوهمي. (د) عدد أجسام الخلايا الدبقية الصغيرة المصبوغة بأجسام مضادة لـ Iba1. لم تكن الاختلافات بين الحيوانات المعرضة للتعرض الوهمي (ن = 5) والحيوانات المعرضة لـ LTE (ن = 6) ذات دلالة إحصائية (قيمة p > 0.05، اختبار t غير المقترن). يمثل الخطان العلوي والسفلي في أعلى المربع النطاق المئوي من 25 إلى 75 والنطاق المئوي من 5 إلى 95 على التوالي. تم 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 (مجموعة التحكم، ومجموعة التعرض، ومجموعة التحكم المعالجة بـ LPS، ومجموعة التعرض المعالجة بـ LPS). في النتائج أدناه، قمنا بتضمين جميع التسجيلات التي تُظهر مجال استقبال طيفي زمني (STRF) ذا دلالة إحصائية، أي الاستجابات المُستحثة بالنغمة التي تزيد بمقدار 6 انحرافات معيارية على الأقل عن معدلات الإطلاق التلقائي (انظر الجدول 1). بتطبيق هذا المعيار، اخترنا 266 تسجيلًا لمجموعة التحكم، و273 تسجيلًا لمجموعة التعرض، و299 تسجيلًا لمجموعة التحكم المعالجة بـ LPS، و295 تسجيلًا لمجموعة التعرض المعالجة بـ LPS.
في الفقرات التالية، سنصف أولًا المعايير المستخرجة من المجال الاستقبالي الطيفي الزمني (أي الاستجابة للنغمات النقية) والاستجابة للأصوات الغريبة النوعية. ثم سنصف قياس مساحة استجابة التردد التي تم الحصول عليها لكل مجموعة. نظرًا لوجود "بيانات متداخلة" في تصميمنا التجريبي، فقد 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 تسجيلات الوحدات المتعددة التي تم جمعها (الصف الثالث في الجدول 1).
يوضح الشكل 4أ التوزيع الترددي الأمثل (BF، الذي يُثير استجابة قصوى عند 75 ديسيبل SPL) للخلايا العصبية القشرية التي تم الحصول عليها في الحيوانات المعالجة بـ LPS (المجموعة الضابطة) والحيوانات المعرضة له. وقد امتد نطاق تردد BF في كلتا المجموعتين من 1 كيلوهرتز إلى 36 كيلوهرتز. وأظهر التحليل الإحصائي أن هذه التوزيعات كانت متشابهة (اختبار مربع كاي، p = 0.278)، مما يشير إلى إمكانية 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 والمعرضة لـ LTE (باللون الأسود) والحيوانات التي تعرضت لـ LTE بشكل وهمي (باللون الأبيض). لا يوجد فرق بين التوزيعين. (ب) تأثير التعرض لـ LTE على المعايير التي تحدد المجال 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 (ب، ج). مدة الاستجابة، وعرض نطاق الاستجابة، وثابت عرض النطاق (df). انخفضت كل من قوة وموثوقية الاستجابات للأصوات بشكل زمني (ز، ح). لم ينخفض النشاط التلقائي بشكل ملحوظ (ط). (*p < 0.05، اختبار t غير المقترن). (ي، ك) تأثيرات التعرض لـ LTE على العتبات القشرية. كانت العتبات المتوسطة أعلى بشكل ملحوظ في مقارنة الفئران المعرضة لـ LTE بالفئران المعرضة لـ sham. هذا التأثير أكثر وضوحًا في الترددات المنخفضة والمتوسطة.
تُظهر الأشكال من 4ب إلى 4و توزيع المعلمات المُستمدة من دالة استجابة التردد الزمني (STRF) لهذه الحيوانات (المتوسطات مُشار إليها بخطوط حمراء). بدا أن تأثيرات التعرض لـ LTE على الحيوانات المُعالجة بـ LPS تُشير إلى انخفاض في استثارة الخلايا العصبية. أولًا، كانت شدة الاستجابة الإجمالية والاستجابات أقل بشكل ملحوظ في BF مقارنةً بالحيوانات المُعالجة بـ Sham-LPS (الشكل 4ب، ج، اختبار t غير المُقترن، p = 0.0017؛ و p = 0.0445). وبالمثل، انخفضت الاستجابات لأصوات التواصل من حيث قوة الاستجابة وموثوقية ما بين التجارب (الشكل 4ز، ح؛ اختبار t غير المُقترن، p = 0.043). انخفض النشاط التلقائي، لكن هذا التأثير لم يكن ذا دلالة إحصائية (الشكل 4ط؛ p = 0.0745). لم تتأثر مدة الاستجابة، وعرض نطاق الضبط، وزمن استجابة الاستجابة بالتعرض لـ LTE في الحيوانات المُعالجة بـ LPS (الشكل 4د-4و)، مما يُشير إلى أن انتقائية التردد ودقة بدء الاستجابات لم تتأثر بالتعرض لـ LTE في الحيوانات المعالجة بـ LPS.
بعد ذلك، قمنا بتقييم ما إذا كانت عتبات السمع القشرية للنغمات النقية قد تغيرت بفعل التعرض لـ LTE. من منطقة استجابة التردد (FRA) المُستخلصة من كل تسجيل، حددنا عتبات السمع لكل تردد، ثم حسبنا متوسط هذه العتبات لكلا مجموعتي الحيوانات. يُظهر الشكل 4j متوسط العتبات (± الخطأ المعياري للمتوسط) من 1.1 إلى 36 كيلوهرتز في الفئران المُعالجة بـ LPS. أظهرت مقارنة عتبات السمع بين مجموعتي الشام والمُعرَّضين زيادةً ملحوظةً في العتبات لدى الحيوانات المُعرَّضة مقارنةً بالحيوانات الشام (الشكل 4j)، وهو تأثير كان أكثر وضوحًا في الترددات المنخفضة والمتوسطة. وبشكلٍ أدق، عند الترددات المنخفضة (< 2.25 كيلوهرتز)، زادت نسبة خلايا A1 العصبية ذات العتبة العالية، بينما انخفضت نسبة الخلايا العصبية ذات العتبة المنخفضة والمتوسطة (قيمة مربع كاي = 43.85؛ قيمة p < 0.0001؛ الشكل 4k، الشكل الأيسر). لوحظ التأثير نفسه عند الترددات المتوسطة (2.25 < التردد (كيلوهرتز) < 11): نسبة أعلى من التسجيلات القشرية ذات العتبات المتوسطة ونسبة أقل من الخلايا العصبية ذات العتبات المنخفضة مقارنةً بالمجموعة غير المعرضة (قيمة مربع كاي = 71.17؛ قيمة p < 0.001؛ الشكل 4ك، اللوحة الوسطى). كما كان هناك فرق معنوي في عتبة الخلايا العصبية عالية التردد (≥ 11 كيلوهرتز، قيمة p = 0.0059)؛ حيث انخفضت نسبة الخلايا العصبية ذات العتبة المنخفضة وزادت نسبة الخلايا العصبية ذات العتبة المتوسطة إلى العالية (قيمة مربع كاي = 10.853؛ قيمة p = 0.04؛ الشكل 4ك، اللوحة اليمنى).
يوضح الشكل 5أ التوزيع الترددي الأمثل (BF، الذي يستثير أقصى استجابة عند 75 ديسيبل SPL) للخلايا العصبية القشرية التي تم الحصول عليها في الحيوانات السليمة لمجموعتي الشام والمعرضة. أظهر التحليل الإحصائي أن التوزيعين كانا متشابهين (مربع كاي، p = 0.157)، مما يشير إلى أنه يمكن إجراء مقارنات بين المجموعتين دون تحيز في أخذ العينات.
تأثيرات التعرض لـ LTE على المعايير الكمية للاستجابات القشرية في الحيوانات السليمة. (أ) توزيع ترددات BF في الخلايا العصبية القشرية للحيوانات السليمة المعرضة لـ LTE (أزرق داكن) والحيوانات التي لم تتعرض له (أزرق فاتح). لا يوجد فرق بين التوزيعين. (ب، و) تأثير التعرض لـ LTE على المعايير الكمية لمجال الاستقبال الزمني الطيفي (STRF). لم يكن هناك تغيير ملحوظ في شدة الاستجابة عبر STRF والترددات المثلى (ب، ج). هناك زيادة طفيفة في مدة الاستجابة (د)، ولكن لا يوجد تغيير في عرض نطاق الاستجابة وعرض النطاق (هـ، و). لم تتغير قوة أو موثوقية الاستجابات للأصوات (ز، ح). لم يكن هناك تغيير ملحوظ في النشاط التلقائي (ط). (*قيمة p < 0.05، اختبار t غير المقترن). (ي، ك) تأثيرات التعرض لـ LTE على العتبات القشرية. في المتوسط، لم تتغير العتبات بشكل ملحوظ في الفئران المعرضة لـ LTE مقارنةً بالفئران التي لم تتعرض له الفئران، ولكن عتبات التردد الأعلى كانت أقل قليلاً في الحيوانات المعرضة.
تُظهر الأشكال من 5ب إلى 5و مخططات الصندوق التي تُمثل توزيع ومتوسط (الخط الأحمر) المعلمات المُستمدة من مجموعتي STRFs. في الحيوانات السليمة، لم يكن للتعرض لـ LTE تأثير يُذكر على متوسط قيمة معلمات STRF. بالمقارنة مع مجموعة الشام (المربعات الزرقاء الفاتحة مقابل الداكنة للمجموعة المُعرضة)، لم يُغير التعرض لـ LTE من شدة الاستجابة الكلية ولا من استجابة BF (الشكل 5ب، ج؛ اختبار t غير المقترن، p = 0.2176 و p = 0.8696 على التوالي). كما لم يكن هناك أي تأثير على عرض النطاق الطيفي وزمن الكمون (p = 0.6764 و p = 0.7129 على التوالي)، ولكن كانت هناك زيادة كبيرة في مدة الاستجابة (p = 0.047). كما لم يكن هناك أي تأثير على قوة استجابات التلفظ (الشكل 5ز، p = 0.4375)، أو موثوقية هذه الاستجابات بين التجارب (الشكل 5ح، p = 0.3412)، أو التلقائية النشاط (الشكل 5).5i؛ p = 0.3256).
يوضح الشكل 5j متوسط العتبات (± الخطأ المعياري) من 1.1 إلى 36 كيلوهرتز في الفئران السليمة. لم يُظهر فرقًا ذا دلالة إحصائية بين الفئران التي خضعت للمراقبة الوهمية والفئران المعرضة، باستثناء انخفاض طفيف في العتبة لدى الحيوانات المعرضة عند الترددات العالية (11-36 كيلوهرتز) (اختبار t غير المقترن، p = 0.0083). يعكس هذا التأثير حقيقة أنه في الحيوانات المعرضة، في نطاق التردد هذا (قيمة مربع كاي = 18.312، p = 0.001؛ الشكل 5k)، كان هناك عدد أكبر قليلاً من الخلايا العصبية ذات العتبات المنخفضة والمتوسطة (بينما كان عدد الخلايا العصبية ذات العتبات العالية أقل).
في الختام، عندما تعرضت الحيوانات السليمة لـ LTE، لم يكن هناك أي تأثير على قوة الاستجابة للنغمات النقية والأصوات المعقدة مثل الأصوات. علاوة على ذلك، في الحيوانات السليمة، كانت عتبات السمع القشرية متشابهة بين الحيوانات المعرضة والحيوانات التي خضعت للمراقبة الوهمية، بينما في الحيوانات المعالجة بـ LPS، أدى التعرض لـ LTE إلى زيادة كبيرة في العتبات القشرية، وخاصة في نطاق الترددات المنخفضة والمتوسطة.
أظهرت دراستنا أنه في ذكور الفئران البالغة المصابة بالتهاب عصبي حاد، أدى التعرض لتردد LTE-1800 ميجاهرتز مع معدل امتصاص موضعي SARACx قدره 0.5 واط/كجم (انظر قسم الطرق) إلى انخفاض ملحوظ في شدة الاستجابات الصوتية المُستحثة في التسجيلات الأولية للتواصل. حدثت هذه التغيرات في النشاط العصبي دون أي تغيير واضح في مدى النطاق المكاني الذي تغطيه زوائد الخلايا الدبقية الصغيرة. لم يُلاحظ هذا التأثير لتردد LTE على شدة الاستجابات القشرية المُستحثة في الفئران السليمة. وبالنظر إلى التشابه في التوزيع الأمثل للتردد بين وحدات التسجيل في الحيوانات المعرضة لتردد LTE والحيوانات التي لم تتعرض له، يمكن عزو الاختلافات في التفاعل العصبي إلى التأثيرات البيولوجية لإشارات LTE بدلاً من تحيز أخذ العينات (الشكل 4أ). علاوة على ذلك، يشير غياب التغيرات في زمن استجابة الكمون وعرض نطاق الضبط الطيفي في الفئران المعرضة لتردد LTE إلى أنه، على الأرجح، تم أخذ عينات من هذه التسجيلات من نفس الطبقات القشرية، والتي تقع في القشرة السمعية الأولية (ACx) وليس في المناطق الثانوية.
بحسب علمنا، لم يُبلغ سابقًا عن تأثير إشارات LTE على الاستجابات العصبية. مع ذلك، وثّقت دراسات سابقة قدرة GSM-1800 ميجاهرتز أو الموجة المستمرة 1800 ميجاهرتز على تغيير استثارة الخلايا العصبية، وإن كان ذلك باختلافات كبيرة تبعًا للمنهج التجريبي. بعد فترة وجيزة من التعرض للموجة المستمرة 1800 ميجاهرتز بمستوى امتصاص نوعي (SAR) قدره 8.2 واط/كجم، أظهرت تسجيلات من العقد العصبية للحلزون انخفاضًا في عتبات إطلاق كمونات الفعل والتعديل العصبي. من ناحية أخرى، انخفض نشاط النبضات والانفجارات في مزارع الخلايا العصبية الأولية المستخلصة من دماغ الفئران عند التعرض لـ GSM-1800 ميجاهرتز أو الموجة المستمرة 1800 ميجاهرتز لمدة 15 دقيقة بمستوى امتصاص نوعي (SAR) قدره 4.6 واط/كجم. كان هذا التثبيط قابلًا للانعكاس جزئيًا فقط خلال 30 دقيقة من التعرض. تم تحقيق إسكات كامل للخلايا العصبية عند مستوى امتصاص نوعي (SAR) قدره 9.2 واط/كجم. أظهر تحليل الاستجابة للجرعة أن GSM-1800 كان تردد MHz أكثر فعالية من تردد 1800 MHz CW في قمع النشاط الانفجاري، مما يشير إلى أن الاستجابات العصبية تعتمد على تعديل إشارة الترددات الراديوية.
في دراستنا، جُمعت الاستجابات القشرية المُستحثة في الجسم الحي بعد 3 إلى 6 ساعات من انتهاء التعرض لمدة ساعتين للرأس فقط. في دراسة سابقة، بحثنا تأثير تردد GSM-1800 ميجاهرتز عند معدل امتصاص صوتي (SARACx) قدره 1.55 واط/كجم، ولم نجد أي تأثير يُذكر على الاستجابات القشرية المُستحثة صوتيًا في الفئران السليمة. هنا، كان التأثير الوحيد الملحوظ الذي لوحظ في الفئران السليمة نتيجة التعرض لتردد LTE-1800 عند معدل امتصاص صوتي (SARACx) قدره 0.5 واط/كجم هو زيادة طفيفة في مدة الاستجابة عند عرض نغمات نقية. يصعب تفسير هذا التأثير لأنه لا يصاحبه زيادة في شدة الاستجابة، مما يشير إلى أن هذه المدة الأطول للاستجابة تحدث مع نفس العدد الإجمالي لجهود الفعل التي تُطلقها الخلايا العصبية القشرية. أحد التفسيرات المحتملة هو أن التعرض لتردد LTE قد يُقلل من نشاط بعض الخلايا العصبية البينية المثبطة، حيث وُثِّق أن التثبيط الأمامي في القشرة السمعية الأولية يتحكم في مدة استجابات الخلايا الهرمية المُستحثة بواسطة المدخلات المهادية المُثيرة. 35، 36، 37.
في المقابل، لم يؤثر التعرض لـ LTE في الفئران التي تعرضت لالتهاب عصبي مُحفز بواسطة LPS على مدة إطلاق النبضات العصبية المُستحثة بالصوت، ولكن لوحظت تأثيرات كبيرة على قوة الاستجابات المُستحثة. في الواقع، بالمقارنة مع الاستجابات العصبية المُسجلة في الفئران التي تعرضت لـ LPS فقط، أظهرت الخلايا العصبية في الفئران المُعالجة بـ LPS والمعرضة لـ LTE انخفاضًا في شدة استجاباتها، وهو تأثير لوحظ عند عرض كل من النغمات النقية والأصوات الطبيعية. حدث انخفاض شدة الاستجابة للنغمات النقية دون تضييق نطاق التردد الطيفي البالغ 75 ديسيبل، ولأنه حدث عند جميع شدات الصوت، فقد أدى إلى زيادة في العتبات الصوتية للخلايا العصبية القشرية عند الترددات المنخفضة والمتوسطة.
يشير انخفاض قوة الاستجابة المُستحثة إلى أن تأثير إشارات LTE عند مستوى SARACx البالغ 0.5 واط/كجم في الحيوانات المُعالجة بـ LPS كان مماثلاً لتأثير GSM-1800 ميجاهرتز عند مستوى SARACx أعلى بثلاث مرات (1.55 واط/كجم)28. وكما هو الحال مع إشارات GSM، فإن تعريض الرأس لـ LTE-1800 ميجاهرتز قد يُقلل من استثارة الخلايا العصبية في خلايا ACx لدى الفئران المُعرَّضة للالتهاب العصبي المُحفَّز بـ LPS. وتماشياً مع هذه الفرضية، لاحظنا أيضاً اتجاهاً نحو انخفاض موثوقية الاستجابة العصبية للتلفظ (الشكل 4ح) وانخفاض النشاط التلقائي (الشكل 4ط). ومع ذلك، كان من الصعب تحديد ما إذا كانت إشارات LTE تُقلل من الاستثارة الذاتية للخلايا العصبية أو تُقلل من المدخلات المشبكية، وبالتالي تُسيطر على الاستجابات العصبية في ACx، وذلك في الجسم الحي.
أولًا، قد تُعزى هذه الاستجابات الأضعف إلى انخفاض استثارة خلايا القشرة الدماغية بشكلٍ جوهري بعد التعرض لتردد LTE 1800 ميجاهرتز. وتأكيدًا لهذه الفكرة، أدى تطبيق ترددي GSM-1800 ميجاهرتز و1800 ميجاهرتز-CW مباشرةً على مزارع أولية من خلايا عصبية قشرية لفئران بمستويات امتصاص نوعي (SAR) تبلغ 3.2 واط/كجم و4.6 واط/كجم على التوالي إلى تقليل نشاط النبضات بشكلٍ ملحوظ عند استخدام ترددي GSM-1800 ميجاهرتز و1800 ميجاهرتز-CW، ولكن كان من الضروري وجود مستوى عتبة معين من الامتصاص النوعي (SAR) لتقليل نشاط النبضات بشكلٍ ملحوظ. وتأكيدًا على انخفاض الاستثارة الجوهرية، لاحظنا أيضًا انخفاضًا في معدلات إطلاق النبضات التلقائية لدى الحيوانات المعرضة للتردد مقارنةً بالحيوانات التي لم تتعرض له.
ثانيًا، قد يؤثر التعرض لتردد LTE أيضًا على النقل المشبكي من المشابك المهادية القشرية أو القشرية-القشرية. تُظهر العديد من السجلات الآن أنه في القشرة السمعية، لا يتحدد نطاق الضبط الطيفي فقط بواسطة الإسقاطات المهادية الواردة، بل إن الاتصالات داخل القشرة تُضيف مدخلات طيفية إضافية إلى المواقع القشرية39،40. في تجاربنا، أشارت حقيقة أن استجابة التردد الزمني القشرية (STRF) أظهرت نطاقات ترددية متشابهة في الحيوانات المعرضة وغير المعرضة بشكل غير مباشر إلى أن تأثيرات التعرض لتردد LTE لم تكن تأثيرات على الاتصال القشري-القشري. يشير هذا أيضًا إلى أن زيادة الاتصال في مناطق قشرية أخرى تعرضت لتردد SAR مقارنةً بما تم قياسه في القشرة السمعية (الشكل 2) قد لا تكون مسؤولة عن الاستجابات المتغيرة المذكورة هنا.
هنا، أظهرت نسبة أكبر من تسجيلات القشرة الدماغية المعرضة لـ LPS عتبات عالية مقارنة بالحيوانات المعرضة لـ LPS الوهمي. ونظرًا لأنه قد تم اقتراح أن عتبة الصوت القشرية يتم التحكم فيها بشكل أساسي من خلال قوة المشبك المهادي القشري39،40، فمن الممكن الاشتباه في أن النقل المهادي القشري ينخفض جزئيًا بسبب التعرض، إما على مستوى ما قبل المشبك (انخفاض إطلاق الغلوتامات) أو على مستوى ما بعد المشبك (انخفاض عدد المستقبلات أو الألفة).
على غرار تأثيرات GSM-1800 ميجاهرتز، حدثت تغيرات في الاستجابات العصبية بفعل LTE في سياق الالتهاب العصبي الناجم عن LPS، والذي يتميز باستجابات الخلايا الدبقية الصغيرة. تشير الأدلة الحالية إلى أن الخلايا الدبقية الصغيرة تؤثر بقوة على نشاط الشبكات العصبية في الأدمغة السليمة والمريضة41،42،43. ولا تعتمد قدرتها على تعديل النقل العصبي على إنتاج المركبات التي قد تحد من النقل العصبي أو لا، فحسب، بل تعتمد أيضًا على الحركة العالية لعملياتها الخلوية. في القشرة المخية، يؤدي كل من زيادة نشاط الشبكات العصبية وانخفاضه إلى توسع سريع في النطاق المكاني للخلايا الدبقية الصغيرة نتيجة نمو عملياتها44،45. وعلى وجه الخصوص، يتم استقطاب بروزات الخلايا الدبقية الصغيرة بالقرب من المشابك المهادية القشرية النشطة، ويمكنها تثبيط نشاط المشابك المثيرة من خلال آليات تتضمن إنتاج الأدينوزين الموضعي بوساطة الخلايا الدبقية الصغيرة.
في الفئران المعالجة بالليبوساكاريد (LPS) والمعرضة لتردد GSM-1800 ميجاهرتز مع SARACx بقوة 1.55 واط/كجم، لوحظ انخفاض في نشاط خلايا ACx العصبية بالتزامن مع نمو زوائد الخلايا الدبقية الصغيرة، والذي تميز بزيادة ملحوظة في المناطق المصبوغة بـ Iba1 في ACx28. تشير هذه الملاحظة إلى أن إعادة تشكيل الخلايا الدبقية الصغيرة، الناجمة عن التعرض لتردد GSM، قد تساهم بشكل فعال في انخفاض الاستجابات العصبية المحفزة بالصوت الناتج عن التعرض لتردد GSM. تُعارض دراستنا الحالية هذه الفرضية في سياق التعرض لتردد LTE للرأس مع SARACx محدود بـ 0.5 واط/كجم، حيث لم نجد أي زيادة في النطاق المكاني الذي تغطيه زوائد الخلايا الدبقية الصغيرة. مع ذلك، لا ينفي هذا أي تأثير لإشارات LTE على الخلايا الدبقية الصغيرة المنشطة بالليبوساكاريد، والتي قد تؤثر بدورها على النشاط العصبي. هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات للإجابة على هذا السؤال وتحديد الآليات التي من خلالها يُغير الالتهاب العصبي الحاد الاستجابات العصبية لإشارات LTE.
بحسب علمنا، لم تُدرس من قبل آثار إشارات LTE على المعالجة السمعية. أظهرت دراساتنا السابقة (26، 28) والدراسة الحالية أنه في حالة الالتهاب الحاد، أدى تعريض الرأس وحده لتردد GSM-1800 ميجاهرتز أو LTE-1800 ميجاهرتز إلى تغييرات وظيفية في الاستجابات العصبية في القشرة السمعية، كما يتضح من ارتفاع عتبة السمع. ولسببين رئيسيين على الأقل، لا يُفترض أن تتأثر وظيفة القوقعة بتعريضنا لتردد LTE. أولًا، كما هو موضح في دراسة قياس الجرعات في الشكل 2، تقع أعلى مستويات معدل الامتصاص النوعي (SAR) (قريبة من 1 واط/كجم) في القشرة الظهرية الإنسية (أسفل الهوائي)، وتنخفض بشكل ملحوظ كلما اتجهنا جانبيًا وجانبيًا. ويمكن تقديرها بحوالي 0.1 واط/كجم عند مستوى صيوان أذن الفأر (أسفل قناة الأذن). ثانيًا، عند تعريض آذان خنازير غينيا لتردد GSM 900 ميجاهرتز لمدة شهرين (5 أيام/أسبوع، 1 (ساعة/يوم، معدل امتصاص نوعي يتراوح بين 1 و4 واط/كجم)، لم تُلاحظ أي تغييرات ملحوظة في مقدار ناتج التشوه. عتبات الانبعاث السمعي واستجابات جذع الدماغ السمعية 47. علاوة على ذلك، لم يؤثر التعرض المتكرر للرأس لترددات GSM 900 أو 1800 ميجاهرتز بمعدل امتصاص نوعي محلي قدره 2 واط/كجم على وظيفة الخلايا الشعرية الخارجية للقوقعة في الفئران السليمة 48،49. وتؤكد هذه النتائج البيانات التي تم الحصول عليها في البشر، حيث أظهرت الدراسات أن التعرض لمدة 10 إلى 30 دقيقة للمجالات الكهرومغناطيسية المنبعثة من الهواتف المحمولة GSM ليس له تأثير ثابت على المعالجة السمعية كما تم تقييمها على مستوى القوقعة 50،51،52 أو جذع الدماغ 53،54.
في دراستنا، لوحظت تغيرات في إطلاق النبضات العصبية المُحفزة بواسطة LTE في الجسم الحي بعد 3 إلى 6 ساعات من انتهاء التعرض. في دراسة سابقة على الجزء الظهري الإنسي من القشرة الدماغية، اختفت العديد من التأثيرات الناجمة عن تردد GSM-1800 ميجاهرتز، والتي لوحظت بعد 24 ساعة من التعرض، بعد 72 ساعة من التعرض. وينطبق هذا على توسع زوائد الخلايا الدبقية الصغيرة، وانخفاض تنظيم جين IL-1β، والتعديل ما بعد الترجمة لمستقبلات AMPA. ونظرًا لأن القشرة السمعية تتميز بقيمة معدل امتصاص نوعي (SAR) أقل (0.5 واط/كجم) من المنطقة الظهرية الإنسية (2.94 واط/كجم)، فإن التغيرات في النشاط العصبي المذكورة هنا تبدو عابرة.
ينبغي أن تأخذ بياناتنا في الاعتبار حدود معدل الامتصاص النوعي (SAR) المؤهلة وتقديرات قيم معدل الامتصاص النوعي الفعلية التي يتم تحقيقها في القشرة الدماغية لمستخدمي الهواتف المحمولة. تحدد المعايير الحالية المستخدمة لحماية الجمهور حد معدل الامتصاص النوعي عند 2 واط/كجم للتعرض الموضعي للرأس أو الجذع للترددات الراديوية في نطاق 100 كيلو هرتز و6 جيجا هرتز.
أُجريت محاكاة للجرعات باستخدام نماذج مختلفة لرأس الإنسان لتحديد امتصاص طاقة الترددات الراديوية في أنسجة الرأس المختلفة أثناء الاتصالات العامة أو عبر الهاتف المحمول. وبالإضافة إلى تنوع نماذج رأس الإنسان، تُبرز هذه المحاكاة اختلافات أو شكوكًا كبيرة في تقدير الطاقة التي يمتصها الدماغ بناءً على معايير تشريحية أو نسيجية مثل الشكل الخارجي أو الداخلي للجمجمة، أو سمكها، أو محتواها المائي. وتختلف أنسجة الرأس اختلافًا كبيرًا وفقًا للعمر أو الجنس أو الفرد 56، 57، 58. علاوة على ذلك، تؤثر خصائص الهاتف المحمول، مثل الموقع الداخلي للهوائي وموضع الهاتف بالنسبة لرأس المستخدم، تأثيرًا كبيرًا على مستوى وتوزيع قيم معدل الامتصاص النوعي (SAR) في القشرة الدماغية 59، 60. ومع ذلك، بالنظر إلى توزيعات معدل الامتصاص النوعي (SAR) المُبلغ عنها في القشرة الدماغية البشرية، والتي تم تحديدها من نماذج الهواتف المحمولة التي تُصدر ترددات راديوية في نطاق 1800 ميجاهرتز 58، 59، 60، يبدو أن مستويات معدل الامتصاص النوعي (SAR) التي تم تحقيقها في القشرة السمعية البشرية لا تزال غير مُطبقة بشكل كافٍ. نصف قشرة المخ البشري. دراستنا (SARACx 0.5 واط/كجم). لذلك، فإن بياناتنا لا تتحدى الحدود الحالية لقيم معدل الامتصاص النوعي (SAR) المطبقة على الجمهور.
في الختام، تُظهر دراستنا أن التعرض لمرة واحدة للرأس فقط لتردد LTE-1800 ميجاهرتز يُؤثر على استجابات الخلايا العصبية القشرية للمؤثرات الحسية. وتماشياً مع الدراسات السابقة حول تأثيرات إشارات GSM، تُشير نتائجنا إلى أن تأثيرات إشارات LTE على النشاط العصبي تختلف باختلاف الحالة الصحية. يُؤدي الالتهاب العصبي الحاد إلى زيادة حساسية الخلايا العصبية لتردد LTE-1800 ميجاهرتز، مما يُؤدي إلى تغيير في معالجة القشرة الدماغية للمؤثرات السمعية.
جُمعت البيانات عند عمر 55 يومًا من قشرة دماغ 31 فأرًا بالغًا من ذكور سلالة ويستار، تم الحصول عليها من مختبر جانفييه. وُضعت الفئران في بيئة مُحكمة التحكم في الرطوبة (50-55%) ودرجة الحرارة (22-24 درجة مئوية)، مع دورة ضوئية/مظلمة مدتها 12 ساعة/12 ساعة (إضاءة من الساعة 7:30 صباحًا)، مع إمكانية الوصول الحر إلى الطعام والماء. أُجريت جميع التجارب وفقًا للمبادئ التوجيهية التي وضعها مجلس توجيهات الجماعات الأوروبية (2010/63/EU Council Directive)، وهي مشابهة لتلك الموصوفة في المبادئ التوجيهية لجمعية علم الأعصاب بشأن استخدام الحيوانات في أبحاث علم الأعصاب. تمت الموافقة على هذا البروتوكول من قبل لجنة الأخلاقيات في باريس الجنوبية والوسطى (CEEA رقم 59، المشروع 2014-25، البروتوكول الوطني 03729.02) باستخدام الإجراءات التي تم التحقق من صحتها من قبل هذه اللجنة 32-2011 و34-2012.
تم تعويد الحيوانات على حجرات المستعمرة لمدة أسبوع واحد على الأقل قبل المعالجة بـ LPS والتعرض (أو التعرض الوهمي) لـ LTE-EMF.
تم حقن اثنين وعشرين فأراً داخل الصفاق (ip) بـ E. coli LPS (250 ميكروغرام/كيلوغرام، النمط المصلي 0127:B8، SIGMA) المخفف بمحلول ملحي متساوي التوتر معقم وخالٍ من السموم الداخلية قبل 24 ساعة من التعرض لـ LTE أو التعرض الوهمي (n لكل مجموعة). = 11). في ذكور فئران ويستار البالغة من العمر شهرين، يُحدث هذا العلاج بالليبوساكاريد (LPS) استجابة التهابية عصبية واضحة في القشرة الدماغية، حيث ارتفعت مستويات العديد من الجينات المحفزة للالتهاب (عامل نخر الورم ألفا، إنترلوكين 1 بيتا، CCL2، NOX2، NOS2) بعد 24 ساعة من حقن الليبوساكاريد، بما في ذلك زيادة بمقدار 4 أضعاف و12 ضعفًا في مستويات النسخ المشفرة لإنزيم NOX2 وإنترلوكين 1 بيتا، على التوالي. عند هذه النقطة الزمنية (24 ساعة)، أظهرت الخلايا الدبقية الصغيرة في القشرة الدماغية الشكل الخلوي "الكثيف" النموذجي المتوقع من التنشيط الالتهابي للخلايا الناتج عن الليبوساكاريد (الشكل 1)، وهو ما يتناقض مع التنشيط الناتج عن الليبوساكاريد بواسطة عوامل أخرى. يتوافق التنشيط الخلوي الالتهابي مع 24 و61.
تم تعريض الرأس فقط للمجال الكهرومغناطيسي لشبكة LTE باستخدام الإعداد التجريبي المستخدم سابقًا لتقييم تأثير المجال الكهرومغناطيسي لشبكة GSM. تم إجراء التعريض لشبكة LTE بعد 24 ساعة من حقن LPS (11 حيوانًا) أو بدون معالجة LPS (5 حيوانات). تم تخدير الحيوانات تخديرًا خفيفًا باستخدام الكيتامين/الزيلازين (كيتامين 80 ملغم/كغم، حقن داخل الصفاق؛ زيلازين 10 ملغم/كغم، حقن داخل الصفاق) قبل التعريض لمنع الحركة ولضمان وجود رأس الحيوان داخل هوائي الحلقة الذي يبث إشارة LTE. تم استخدام نصف الفئران من نفس القفص كمجموعة ضابطة (11 حيوانًا لم يتعرضوا للإشعاع، من أصل 22 فأرًا عولجوا مسبقًا بـ LPS): وُضعت هذه الفئران تحت هوائي الحلقة وتم ضبط طاقة إشارة LTE على الصفر. كانت أوزان الحيوانات المعرضة للإشعاع والحيوانات التي لم تتعرض له متشابهة (p = 0.558، اختبار t غير المقترن، غير دال إحصائيًا). وُضعت جميع الحيوانات المخدرة على وسادة تدفئة خالية من المعادن للحفاظ على دفئها. تم الحفاظ على درجة حرارة الجسم عند حوالي 37 درجة مئوية طوال فترة التجربة. وكما في التجارب السابقة، تم ضبط وقت التعرض على ساعتين. بعد التعرض، تم وضع الحيوان على وسادة تدفئة أخرى في غرفة العمليات. تم تطبيق نفس إجراء التعرض على 10 فئران سليمة (لم يتم معالجتها بـ LPS)، نصفها تعرض بشكل وهمي من نفس القفص (p = 0.694).
كان نظام التعريض مشابهًا للأنظمة 25 و62 الموصوفة في الدراسات السابقة، مع استبدال مولد الترددات الراديوية لتوليد مجالات كهرومغناطيسية LTE بدلًا من GSM. باختصار، تم توصيل مولد ترددات راديوية (SMBV100A، 3.2 جيجاهرتز، Rohde & Schwarz، ألمانيا) يُصدر مجالًا كهرومغناطيسيًا LTE بتردد 1800 ميجاهرتز بمضخم طاقة (ZHL-4W-422+، Mini-Circuits، الولايات المتحدة الأمريكية)، وموزع طاقة (D3 1719-N، Sodhy، فرنسا)، ومقرن ثنائي الاتجاه (CD D 1824-2، -30 ديسيبل، Sodhy، فرنسا)، ومقسم طاقة رباعي الاتجاه (DC D 0922-4N، Sodhy، فرنسا)، مما يسمح بتعريض أربعة حيوانات في وقت واحد. سمح مقياس طاقة (N1921A، Agilent، الولايات المتحدة الأمريكية) متصل بمقرن ثنائي الاتجاه بالقياس والمراقبة المستمرة للطاقة الساقطة والمنعكسة داخل تم توصيل كل مخرج بهوائي حلقي (Sama-Sistemi srl؛ روما)، مما يسمح بتعريض رأس الحيوان جزئيًا. يتكون الهوائي الحلقي من دائرة مطبوعة بخطين معدنيين (ثابت العزل الكهربائي εr = 4.6) محفورين على ركيزة إيبوكسية عازلة. في أحد طرفيه، يتكون الجهاز من سلك عرضه 1 مم يشكل حلقة موضوعة بالقرب من رأس الحيوان. كما في الدراسات السابقة26،62، تم تحديد معدل الامتصاص النوعي (SAR) عدديًا باستخدام نموذج فأر عددي وطريقة المجال الزمني للفروق المحدودة (FDTD)63،64،65. كما تم تحديده تجريبيًا في نموذج فأر متجانس باستخدام مجسات Luxtron لقياس ارتفاع درجة الحرارة. في هذه الحالة، يتم حساب SAR بوحدة واط/كجم باستخدام الصيغة: SAR = C ΔT/Δt، حيث C هي السعة الحرارية بوحدة جول/(كجم.كلفن)، وΔT هي التغير في درجة الحرارة بالكلفن، وΔt هو التغير في درجة الحرارة، والزمن بالثواني. قيم SAR المحددة عدديًا تمت مقارنتها بقيم معدل الامتصاص النوعي التجريبية التي تم الحصول عليها باستخدام نموذج متجانس، وخاصة في مناطق دماغ الفئران المكافئة. الفرق بين قياسات معدل الامتصاص النوعي العددية وقيم معدل الامتصاص النوعي التي تم اكتشافها تجريبياً أقل من 30%.
يوضح الشكل 2أ توزيع معدل الامتصاص النوعي (SAR) في دماغ الفئران في نموذج الفئران، وهو ما يتطابق مع التوزيع من حيث وزن الجسم وحجم الفئران المستخدمة في دراستنا. بلغ متوسط معدل الامتصاص النوعي في الدماغ 0.37 ± 0.23 واط/كجم (المتوسط ± الانحراف المعياري). وتكون قيم معدل الامتصاص النوعي أعلى ما يمكن في المنطقة القشرية أسفل الهوائي الحلقي مباشرةً. بلغ معدل الامتصاص النوعي الموضعي في القشرة السمعية الأمامية (SARACx) 0.50 ± 0.08 واط/كجم (المتوسط ± الانحراف المعياري) (الشكل 2ب). ونظرًا لتجانس أوزان الفئران المعرضة للإشعاع، وقلة الاختلافات في سماكة أنسجة الرأس، فمن المتوقع أن يكون معدل الامتصاص النوعي الفعلي في القشرة السمعية الأمامية أو غيرها من المناطق القشرية متشابهًا جدًا بين حيوان وآخر معرض للإشعاع.
في نهاية فترة التعريض، أُعطيت الحيوانات جرعات إضافية من الكيتامين (20 ملغم/كغم، حقن داخل الصفاق) والزيلازين (4 ملغم/كغم، حقن داخل الصفاق) حتى اختفت أي حركات انعكاسية بعد قرص الكف الخلفي. حُقن مخدر موضعي (زيلوكايين 2%) تحت الجلد وعضلة الصدغ فوق الجمجمة، ووُضعت الحيوانات على نظام تدفئة خالٍ من المعادن. بعد وضع الحيوان في إطار التثبيت المجسم، أُجريَ فتح للجمجمة فوق القشرة الصدغية اليسرى. وكما في دراستنا السابقة66، بدءًا من ملتقى العظمين الجداري والصدغي، كان الفتح بعرض 9 مم وارتفاع 5 مم. أُزيلت الأم الجافية فوق القشرة السمعية بعناية تحت المراقبة البصرية الثنائية دون إتلاف الأوعية الدموية. في نهاية الإجراء، صُنعت قاعدة من أسمنت أكريليك الأسنان لتثبيت رأس الحيوان بشكل غير رضّي أثناء التسجيل. وُضع إطار التثبيت المجسم الذي يدعم الحيوان في غرفة عازلة للصوت. (IAC، طراز AC1).
تم الحصول على البيانات من تسجيلات متعددة الوحدات في القشرة السمعية الأولية لعشرين فأراً، من بينها عشرة حيوانات عولجت مسبقاً بالليبوساكاريد (LPS). تم الحصول على التسجيلات خارج الخلوية من مصفوفة مكونة من ستة عشر قطباً كهربائياً من التنجستن (TDT، القطر: 33 ميكرومتر، < 1 ميجا أوم) تتألف من صفين من ثمانية أقطاب كهربائية متباعدة بمسافة 1000 ميكرومتر (350 ميكرومتر بين الأقطاب الكهربائية في الصف نفسه). تم إدخال سلك فضي (القطر: 300 ميكرومتر) للتأريض بين العظم الصدغي والأم الجافية المقابلة. يُقدر موقع القشرة السمعية الأولية بـ 4-7 ملم خلف البريغما و3 ملم بطنياً للدرز فوق الصدغي. تم تضخيم الإشارة الخام 10000 مرة (TDT Medusa) ثم معالجتها بواسطة نظام جمع بيانات متعدد القنوات (RX5، TDT). تم ترشيح الإشارات المجمعة من كل قطب كهربائي. (610–10000 هرتز) لاستخلاص نشاط الوحدات المتعددة (MUA). تم ضبط مستويات التحفيز بعناية لكل قطب كهربائي (بواسطة مؤلفين مشاركين غير مطلعين على حالات التعرض أو التعرض الوهمي) لاختيار أكبر جهد فعل من الإشارة. أظهر الفحص المباشر وغير المباشر للأشكال الموجية أن نشاط الوحدات المتعددة الذي تم جمعه هنا يتكون من جهود فعل ناتجة عن 3 إلى 6 عصبونات بالقرب من الأقطاب الكهربائية. في بداية كل تجربة، قمنا بضبط موضع مصفوفة الأقطاب الكهربائية بحيث يمكن لصفين من ثمانية أقطاب كهربائية أخذ عينات من العصبونات، من استجابات التردد المنخفض إلى استجابات التردد العالي عند إجراء التجربة في الاتجاه الأمامي.
تم توليد المحفزات الصوتية باستخدام برنامج Matlab، ثم نُقلت إلى نظام توصيل صوتي (TDT) قائم على معالج RP2.1، ومنه إلى مكبر صوت Fostex (FE87E). وُضع مكبر الصوت على بُعد 2 سم من أذن الفأر اليمنى، حيث أنتج عند هذه المسافة طيف تردد مسطح (± 3 ديسيبل) بين 140 هرتز و36 كيلوهرتز. أُجريت معايرة مكبر الصوت باستخدام ضوضاء ونغمات نقية مُسجلة بواسطة ميكروفون Bruel and Kjaer 4133 موصول بمضخم صوت أولي B&K 2169 ومسجل رقمي Marantz PMD671. حُدد مجال الاستقبال الزمني الطيفي (STRF) باستخدام 97 ترددًا من نغمات غاما، تغطي 8 أوكتافات (0.14-36 كيلوهرتز)، مُقدمة بترتيب عشوائي عند مستوى ضغط صوتي 75 ديسيبل عند تردد 4.15 هرتز. حُددت منطقة استجابة التردد (FRA) باستخدام نفس مجموعة من النغمات وعرضها بترتيب عشوائي عند 2 هرتز من 75 إلى 5 ديسيبل SPL. يتم عرض كل تردد ثماني مرات عند كل شدة.
تم أيضًا تقييم الاستجابات للمؤثرات الطبيعية. في دراسات سابقة، لاحظنا أن أصوات الفئران نادرًا ما أثارت استجابات قوية في القشرة السمعية، بغض النظر عن التردد الأمثل العصبي، في حين أن الأصوات الخاصة بالزرعات الغريبة (مثل أصوات الطيور المغردة أو خنازير غينيا) عادةً ما تثير استجابات قوية. لذلك، اختبرنا الاستجابات القشرية للأصوات في خنازير غينيا (تم ربط الصفارة المستخدمة في 36 محفزًا لمدة ثانية واحدة، تم تقديمها 25 مرة).
يمكننا أيضاً تخصيص مكونات الترددات اللاسلكية السلبية وفقاً لمتطلباتك. يمكنك الدخول إلى صفحة التخصيص لتقديم المواصفات التي تحتاجها.
https://www.keenlion.com/customization/
البريد الإلكتروني:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com
تاريخ النشر: 23 يونيو 2022
