不同音频刺激对SD大鼠消化系统的影响

王浩宇，杨洪伟，2，吴 勇，2，黄 猛，2，3

(1.复旦大学 航空航天系，上海 200433; 2.上海市针灸机制与穴位功能重点实验室，上海 200433; 3.上海市针灸经络研究中心，上海 201203)

中医五音是指宫、商、角、徵、羽5种音调，是中医五行学说的组成部分，在中医治疗的过程中有显著的临床效果.郭会霞等[1]发现应用五音疗法可以改善糖尿病患者胰岛素用药依从性.邱婉等[2]认为五音疗法能有效地提高施行了起搏器植入术后的患者的睡眠质量，缓解负性情绪，减轻其腰背疼痛不适，并且效果优于一般音乐疗法.《灵枢·邪客》将五音与五脏相配： “脾应宫，其声漫而缓；肺应商，其声促以清；肝应角，其声呼以长；心应徵，其声雄以明；肾应羽，其声沉以细，此为五脏正音”[3].现代通过对五音的频率研究，给出了宫的主音频率为286.96Hz，商的主音频率为318.84Hz，角的主音频率为378.65Hz，徵的主音频率为420.14Hz，羽的主音频率为466.82Hz[4-5].宋博媛等[6]从音乐学视角来分析阐明“五行配伍”理论在音乐上以“五行配伍”为依据的中国本土化思路的音乐治疗方法的临床实践,对音乐治疗的有效性进行了讨论研究.孙羽中等[7]通过对五音疗法调控肠易激综合征的中医理论进行梳理,为五音疗法在临床中调控肠易激综合征提供理论基础.

音频振动一般分为两大类： 一类为乐音，振动频率均匀；另一类为噪音，振动频率不规则[8].之前有关噪声的研究起步较早，也较为全面.李科伟等[9]发现声波刺激对大肠杆菌的生长及代谢具有显著影响.黄玉霖等[10]发现不同音频会显著影响鲈鱼的条件反射行为.而音频刺激多为临床音乐治疗效果的研究，如祝利红等[11]认为以音乐治疗为核心的系统化护理可以改善患者的心理状况、睡眠质量,降低炎症因子水平,改善患者机体的炎症反应状态；连苗[12]在消化内镜室护理过程中给予音乐治疗干预,对改善患儿的不良心理状态具有较大的临床优势，对音乐疗法机制的研究则较少.

音频研究目前多集中于多音频或噪声刺激，缺乏对单一主频音频刺激的研究，单音频刺激对动物消化系统的研究还未见报道.本实验建立了一种不同主频单音频刺激大鼠消化系统的研究方法，观察不同音频刺激导致被试大鼠的体质量、进食量、饮水量及小肠推进率的变化，探讨不同音频刺激下的各现象的发生机制.

1 材料及方法

1.1 实验动物及方法

实验动物选择年龄约56d，体质量(m)130～150g的雄性SD大鼠.应用随机数字表将SD大鼠分为3个音频组和1个对照组，每组6只.本实验所用大鼠来自上海市西尔普-必凯实验动物有限公司，许可证号为SCXK(沪)2013-0016，实验经上海市针灸经络研究中心伦理委员会审核通过.

动物实验过程中饲养在自制的隔音材料覆盖的动物笼内.音频组采用安捷伦音频发生器制备音强为70dB的正弦波音频.3个音频组以刺激音频主频的中医五音命名，即宫组(286.96Hz)、角组(378.65Hz)、徵组(420.14Hz).实验过程中各组SD大鼠给予足量进食与饮水.实验中对音频组SD大鼠保持24h不间断地以70dB相应主频音强音频刺激.每隔48h统计其体质量、进食量、饮水量数据.28d试验结束后，测量SD大鼠小肠推进率来验证不同音频刺激对其消化系统中胃肠蠕动的影响.

1.2 实验环境及测量仪器

构建全封闭式隔音动物实验环境，用隔音板(标准ISO/TS16949)对鼠笼进行改装，使得动物房相邻隔间的声音传导得到一定的抑制.实验过程中动物房中音频发生器制造音频强度为70dB，旁边鼠笼的音频强度检测指标实测约53dB.实验照明采用欧司朗LED灯管(12W)，连接供电控制器，保持每日的6∶00至18∶00照明，18∶00至次日6∶00熄灯的方式模拟外部光照环境.经测量，LED灯管发热约使动物所在房间室温上升0.6℃，对SD大鼠生理状态无显著影响.分贝值的测量采用UT353优利德音频分贝仪.对SD大鼠和鼠粮称重使用赛多利斯电子秤.

1.3 音频制作

理论上，在自然界中由于倍频存在的缘故，单音频并不存在，所以实验中所设计的单音频是指以特定频率为最高分贝的正弦波音频，而单考虑频率的情况下，根据傅里叶变换的方法，任意音乐均可分解为多个上述单音频的组合.故研究本实验所设计的单音频并了解其特性有助于对音乐疗法的理论进行研究与量化分析.

音频选择基于中医五音研究给出的宫的主音频率为286.96Hz，商的主音频率为318.84Hz，角的主音频率为378.65Hz，徵的主音频率为420.14Hz，羽的主音频率为466.82Hz为基础，根据五行相生相克原理和五音与脏腑的对应关系选择宫、徵、角3个频率作为实验主频.分别为大宫对应脾胃功能的正弦音主频(图1，图2)，大角对应肝功能的正弦音主频(图3，图4(见第212页))，判徴对应心功能的正弦音主频(图5，图6(见第212页)).根据中医理论，这3个音频可能对SD大鼠消化系统影响具有较大的差异性.

1.4 观察指标及检测方法

实验用SD大鼠送达试验室的第3天下午1∶00开始测量大鼠体质量，并开始计算实验周期，即从此时至次日下午1∶00为实验的1d.之后每48h测量大鼠体质量，称重进食量，记录饮水量.

体质量测量精确到小数点后1位.

进食量测量： 实验期间每48h为大鼠更换鼠粮，对鼠粮称重.每次每组给予鼠粮250g，单只大鼠单日进食量约为40～50g.

图1 取对数后的宫音正弦Fig.1 Sine Gong after logarithm

图2 宫音正弦(线性)Fig.2 Sine Gong(linear)

图3 取对数后的角音正弦Fig.3 Sine Jiao after logarithm

图4 角音正弦(线性)Fig.4 Sine Jiao(linear)

图5 取对数后的徵音正弦Fig.5 Sine Zhi after logarithm

图6 徵音正弦(线性)Fig.6 Sine Zhi(linear)

饮水量测量： 实验期间每48h为大鼠更换饮水瓶内饮用水，该饮用水为蒸馏水，对饮水瓶装水刻度进行记录，每只饮水瓶均经过防漏处理.每次每组给予水量500mL，单只SD大鼠单日进食量约为60～80mL.

小肠推进率测量： 在每组实验的第29d开始禁食1d使其胃排空，然后给予足量深棕色鼠粮，1h后麻醉解剖测其小肠推进率，麻醉所用药物为10%水合氯醛(质量浓度为400mg/kg).取肠部位为十二指肠、空肠和回肠，根据食物在1h内推进位置所占百分比进行记录.

1.5 统计学处理

2 结 果

2.1 SD大鼠组间体质量显著性差异

对组间体质量数据比较的结果见图7.宫组与徵组、角组在6～28d间体质量增长明显，有显著性差异(P<0.05).角组与对照组、徵组与对照组在6～18d间存在显著性差异(P<0.05)，而其在18～28d无显著性差异(P>0.05)，该结果表明实验选取的3种70dB单主频正弦音频对体质量的影响存在一定的时效性，即动物长时间处于这样的音频刺激环境中会有个自适应的过程.其中与脾胃对应的宫组与对照组在20～28d体质量增长有显著性差异(P<0.05)，而与心肝对应的徵组与角组对体质量增长仅在前两周内有显著性影响，此结果表明中医五音理论中脾胃对照音宫音对于体质量增长的影响相对其余音频是有差异的，中医五音理论具有一定的科学依据.

2.2 SD大鼠组间进食量无显著性差异

为了探究动物体质量差异性是否是由于进食量不同引起，我们对SD大鼠的进食量进行了观察记录，结果如图8所示.

图7 各组大鼠的体质量变化Fig.7 Weight changes in each group*表示P<0.05,vs对照组；#表示P<0.05,vs宫组.

图8 各组大鼠的进食量变化Fig.8 Changes in food intake in each group

实验结果表明所用3种单音频刺激对各组大鼠的进食量影响未有显著性差异(P>0.05)，该结果表明实验所用70dB单主频正弦音频并不会显著影响进食量，结合体质量差异性可以得出结论： 音频组间、音频组与对照组的体质量指标差异性并非是由动物进食量改变导致的.

2.3 SD大鼠组间饮水量显著性差异

由于大鼠在实验期间进食量并无显著性差异，为了探究大鼠体质量差异性是否是由饮水量(V饮水)不同导致的，我们对各组SD大鼠的饮水量进行了观察记录，结果如图9所示.

宫组、角组、徵组相对对照组饮水量指标2～28d显著增加(P<0.05).该结果表明70dB单主频正弦音频对大鼠饮水量有显著性影响，动物体质量受不同主频音频刺激产生的差异性可能是由饮水量差异所导致的.宫组、徵组与角组之间饮水量未有显著性差异.

2.4 SD大鼠组间小肠推进率无显著性差异

对SD大鼠的小肠推进率指标进行了测量，结果如图10所示.各组间小肠推进率指标均没有显著性差异，该数据表明在不同70dB单主频正弦音频刺激下大鼠肠胃蠕动并无显著变化，即食物在肠胃中的滞留时间无明显差异，与体质量及饮水量指标结合来看，不同70dB单主频正弦音频会显著改变动物消化系统的工作效率.

图9 各组大鼠的饮水量变化Fig.9 Changes of drinking water in each group*表示P<0.05,vs对照组.

图10 各组大鼠的小肠推进率Fig.10 Small intestinal propulsive rate in each group

3 讨 论

古代中医认为声音对机体的成长具有不同的影响，进而归结出中医五音治疗的五脏理论，然而其现代科学机理尚有待研究.近年来，关于强噪声对健康的影响有较为全面的报道，张维森等[13]等认为长期处于强音频环境可增加患慢性胃病危险.刘畅[14]发现ICU患者接受中医五音疗法干预，可将患者的谵妄发生几率降低，缩短患者的康复时间，且能够促进护理满意度的提高.

临床上，音乐疗法就是采用复合音频对患者进行一定强度和时长的刺激干预以达到治愈或辅助治愈疾病的目的，近年来，有关复合音频的疗效的研究已较为全面，而单音频刺激对消化系统的影响的研究鲜有报道.

本研究根据中医五音理论选择3种不同频率的音频，制作成宫、角、徵的正弦主频音频，观察其在70dB时对动物体质量增长的影响，发现在28d实验中中医五音理论脾胃对应的宫音组体质量增长最大且与对照组有显著性差异，与心、肝对应的徵音组、角音组在28d后大鼠体质量的增长与对照组相比未有显著性差异.这为中医五音理论认为的不同频率音频对生理影响不同的观点提供了科学依据.

研究表明单音频刺激导致的进食量和肠胃蠕动变化并不明显，但显著改变了大鼠的饮水量和体质量.发现徵音与角音对体质量增长的影响可能是因为大鼠饮水量的改变产生的.研究还进一步发现较高主频的徵音与角音虽然在前期影响了大鼠体质量的增加，但当大鼠长期处在这样的环境中(大于20d)，大鼠体质量增长与对照组显著性差异消失了，表明对消化系统而言，大鼠对较强音频环境具有一定的适应性，该结论对于现代音乐疗法具有一定的理论意义.