低場強射頻電磁輻射對幼年大鼠聯合型學習記憶功能的影響▲

李 蕊 羅昌祿 徐銘婧 趙海玉 李 斕 吳 冰 姚 娟 吳廣延 隋建峰

(貴州省人民醫院1 康復醫學科，2 檢驗科，貴陽市 550002；3 陸軍軍醫大學教學實驗中心，重慶市 400038)

頻繁和長時間使用電子產品產生的低場強射頻電磁輻射(radiofrequency electromagnetic radiation，RF-EMR)所帶來的健康風險逐漸受到人們的關注，其對中樞神經系統(central nervous system，CNS)尤其是對認知功能的影響，已成為公共衛生領域研究的熱點之一。CNS是RF-EMR的高度敏感靶部位，其受輻射后的突出表現為神經行為學障礙[1-2]。神經遞質在調節中樞興奮性、維持神經沖動的正常傳遞和學習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生的低場強RF-EMR，觀察其對低月齡大鼠的聯合型學習記憶能力及前額葉內氨基酸類神經遞質的影響，為探討低場強RF-EMR對CNS的生物學作用機制提供參考。

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，自由進水、進食，并適當給予補充維生素C，飼養環境保持干燥通風，自然光照。實驗前1周給大鼠手術安裝顱骨固定支架，方法及步驟參照文獻[3]。實驗過程分為RF-EMR暴露期和行為訓練期。

1.2 RF-EMR暴露 采用自主研發的IFR-2023A型連續脈沖波模擬手機產生的RF-EMR，微波信號源發射頻率為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，兩組均連續暴露15 d。對照組大鼠不做處理。

1.3 眨眼條件反射行為學訓練 在接受暴露低場強射頻RF-EMR后，在隔光、隔音的屏蔽柜內，采用經典眨眼條件反射(conditioned eyeblink response，CR)行為學訓練測試各組大鼠的學習記憶能力。行為訓練刺激由條件反射與識別學習行為自動訓練系統按設定程序輸出[4]。條件刺激采用持續時間為350 ms的正弦波純音，非條件刺激采用持續時間為200 ms，強度校正為3 kPa的醫用純氧氣流。行為訓練模式：在每次條件刺激結束150 ms后，立即對RF-EMR組和非RF-EMR組大鼠左側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，而條件刺激出現的時間不固定，由系統隨機產生，兩次條件刺激間隔在20～40 s，連續訓練100次/d。對照組條件刺激與非條件刺激各自隨機出現，條件刺激與非條件刺激之間無時間組合關系。

1.5 大鼠前額葉內谷氨酸及γ-氨基丁酸含量的測定 分別于行為訓練結束后第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 統計學分析 采用SPSS 13.0進行統計學分析。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為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 3組大鼠聯合型學習記憶能力比較 對照組未出現有效眨眼。RF-EMR組和假RF-EMR組大鼠第10天、第15天的CR習得率較第1天升高(均P<0.05)；RF-EMR組大鼠第1天、第10天的CR習得率低于假RF-EMR組(均P<0.05)，第15天兩組的CR習得率比較，差異無統計學意義(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習得率比較(x±s，%)

注：同組內與第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，差異無統計學意義(均P>0.05)。見表2。

表2 3組大鼠前額葉內谷氨酸、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

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

聯合型學習記憶采用雙任務模式，屬于腦的高級認知功能，其中經典CR是研究該高級腦功能最簡單的行為學模型。本研究結果顯示，RF-EMR組大鼠第1天的CR習得率低于假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和行為學訓練時間增加，第10天假RF-EMR組CR習得率大于60%，成功建立CR模型，而RF-EMR組CR習得率仍<60%，未能達到成功建立模型的標準[5]，因此我們認為低場強RF-EMR會導致年幼大鼠的聯合型學習記憶能力減弱，進一步證實了低場強RF-EMR對未發育成熟的CNS視聽雙同路學習能力存在較大影響。第15天RF-EMR組的CR習得率與假RF-EMR組比較，差異無統計學意義(P>0.05)，說明雖然低場強RF-EMR對聯合型學習記憶的過程影響較大，但是在長期反復強化固定模式學習后，其學習結果沒有明顯差異。

目前研究顯示前額葉是人類智慧及復雜心理活動的神經基礎，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鍵作用[9]。CNS中的氨基酸類神經遞質包括興奮性氨基酸和抑制性氨基酸，其含量的改變與神經退行性變、腦損傷和學習記憶密切相關[10]。其中谷氨酸和γ-氨基丁酸是與學習記憶相關的最重要的神經遞質，二者的動態平衡直接影響腦的學習記憶功能，當谷氨酸/γ-氨基丁酸比值升高，可促使學習記憶功能[10]。本研究結果顯示，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使神經元內神經遞質合成減少，導致學習記憶的基礎長時程增強生成減弱，與RF-EMR組CR習得率較假RF-EMR組低這一結果相符。訓練第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輻照導致大鼠腦內氨基酸類神經遞質代謝紊亂，從而抑制了大鼠的學習記憶功能。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計學意義(P>0.05)，原因考慮為在動物認知行為反復強化訓練后，可能代償性出現部分神經元的補償和修復，依然能建立CR。

綜上所述，經低場強RF-EMR暴露后幼年大鼠聯合型學習記憶能力降低，特別是對瞬時記憶影響較大，其機制可能與低場強RF-EMR引起前額葉內神經遞質代謝紊亂有關。