低场强射频电磁辐射对幼年大鼠联合型学习记忆功能的影响▲

李 蕊 罗昌禄 徐铭婧 赵海玉 李 斓 吴 冰 姚 娟 吴广延 隋建峰

(贵州省人民医院1 康复医学科，2 检验科，贵阳市 550002；3 陆军军医大学教学实验中心，重庆市 400038)

频繁和长时间使用电子产品产生的低场强射频电磁辐射(radiofrequency electromagnetic radiation，RF-EMR)所带来的健康风险逐渐受到人们的关注，其对中枢神经系统(central nervous system，CNS)尤其是对认知功能的影响，已成为公共卫生领域研究的热点之一。CNS是RF-EMR的高度敏感靶部位，其受辐射后的突出表现为神经行为学障碍[1-2]。神经递质在调节中枢兴奋性、维持神经冲动的正常传递和学习记忆等方面具有重要作用[3]。因此，本研究采用微波信号源模拟仪模拟手机产生的低场强RF-EMR，观察其对低月龄大鼠的联合型学习记忆能力及前额叶内氨基酸类神经递质的影响，为探讨低场强RF-EMR对CNS的生物学作用机制提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组 选取45只日龄40～50 d的健康雌性SD大鼠，体重(200±20)g，听力良好，无明显外耳道疾病。采用抽签法将其随机分为RF-EMR组、假RF-EMR组及对照组，每组各15只。大鼠均单笼饲养，自由进水、进食，并适当给予补充维生素C，饲养环境保持干燥通风，自然光照。实验前1周给大鼠手术安装颅骨固定支架，方法及步骤参照文献[3]。实验过程分为RF-EMR暴露期和行为训练期。

1.2 RF-EMR暴露 采用自主研发的IFR-2023A型连续脉冲波模拟手机产生的RF-EMR，微波信号源发射频率为900 MHz，采用场强仪(德国Narda公司，型号：EFA-300)检测动物头部接受的辐射功率密度。RF-EMR组及假RF-EMR组大鼠均被置入自制的辐射暴露固定盒内固定，头部暴露于微波探头下，RF-EMR组大鼠头部接受功率密度为1 500 μW/cm2的连续微波辐射，2 h/d，而假RF-EMR组接受功率密度为0 μW/cm2的微波辐射，2 h/d，两组均连续暴露15 d。对照组大鼠不做处理。

1.3 眨眼条件反射行为学训练 在接受暴露低场强射频RF-EMR后，在隔光、隔音的屏蔽柜内，采用经典眨眼条件反射(conditioned eyeblink response，CR)行为学训练测试各组大鼠的学习记忆能力。行为训练刺激由条件反射与识别学习行为自动训练系统按设定程序输出[4]。条件刺激采用持续时间为350 ms的正弦波纯音，非条件刺激采用持续时间为200 ms，强度校正为3 kPa的医用纯氧气流。行为训练模式：在每次条件刺激结束150 ms后，立即对RF-EMR组和非RF-EMR组大鼠左侧眼角膜施予非条件刺激，其中条件刺激与非条件刺激的固定搭配出现，而条件刺激出现的时间不固定，由系统随机产生，两次条件刺激间隔在20～40 s，连续训练100次/d。对照组条件刺激与非条件刺激各自随机出现，条件刺激与非条件刺激之间无时间组合关系。

1.5 大鼠前额叶内谷氨酸及γ-氨基丁酸含量的测定 分别于行为训练结束后第1天、第10天和第15天取3组大鼠的大脑组织(每次处死5只)，分离前额叶后称重。按1 mL/100 mg的比例加入10%磺基水杨酸溶液，高速分散器匀浆(以上步骤均在冰上进行)，4℃、15 000 r/m离心20 min，取上清，置于4℃冰箱中备用。采用高效液相色谱法检测谷氨酸及γ-氨基丁酸的含量。

1.6 统计学分析 采用SPSS 13.0进行统计学分析。计量资料以(x±s)表示，多组间比较采用方差分析，两两比较采用t检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 3组大鼠联合型学习记忆能力比较 对照组未出现有效眨眼。RF-EMR组和假RF-EMR组大鼠第10天、第15天的CR习得率较第1天升高(均P<0.05)；RF-EMR组大鼠第1天、第10天的CR习得率低于假RF-EMR组(均P<0.05)，第15天两组的CR习得率比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 RF-EMR组及假RF-EMR组大鼠在不同时间点CR习得率比较(x±s，%)

注：同组内与第1天相比，*P<0.05；与第10天比较，#P<0.05。

2.2 3组大鼠前额叶内谷氨酸、γ-氨基丁酸含量的影响 第1天，RF-EMR组和假RF-EMR组的谷氨酸、γ-氨基丁酸含量及谷氨酸/γ-氨基丁酸比值低于对照组，且RF-EMR组谷氨酸含量低于假RF-EMR组(P<0.05)。第10天，RF-EMR组谷氨酸、γ-氨基丁酸含量及谷氨酸/γ-氨基丁酸比值低于假RF-EMR组与对照组(P<0.05)。第15天，RF-EMR组和假RF-EMR组的谷氨酸、γ-氨基丁酸含量及谷氨酸/γ-氨基丁酸比值比较，差异无统计学意义(均P>0.05)。见表2。

表2 3组大鼠前额叶内谷氨酸、γ-氨基丁酸含量比较(x±s)

注：与对照组相比，*P<0.05；与假RF-EMR组对比，#P<0.05。

3 讨 论

随着现代科技的高速发展和信息化程度的不断提高，人类生存环境中出现了越来越多的通信电子设备，手机、电脑等电子产品所产生的RF-EMR已成为最普遍的环境影响因素之一[6]。早期研究已经证实RF-EMR能影响工作记忆，在长期接触RF-EMR的职业人群中，失眠、记忆力减退、精神抑郁等症状的发生率显著增加[7]。临床研究表明，RF-EMR可以干扰儿童执行听觉记忆任务时的脑电活动，影响听觉通路的学习记忆能力[8]。

联合型学习记忆采用双任务模式，属于脑的高级认知功能，其中经典CR是研究该高级脑功能最简单的行为学模型。本研究结果显示，RF-EMR组大鼠第1天的CR习得率低于假RF-EMR组(P<0.05)，说明低场强RF-EMR对CNS的瞬时认知功能存在影响。随着低场强RF-EMR和行为学训练时间增加，第10天假RF-EMR组CR习得率大于60%，成功建立CR模型，而RF-EMR组CR习得率仍<60%，未能达到成功建立模型的标准[5]，因此我们认为低场强RF-EMR会导致年幼大鼠的联合型学习记忆能力减弱，进一步证实了低场强RF-EMR对未发育成熟的CNS视听双同路学习能力存在较大影响。第15天RF-EMR组的CR习得率与假RF-EMR组比较，差异无统计学意义(P>0.05)，说明虽然低场强RF-EMR对联合型学习记忆的过程影响较大，但是在长期反复强化固定模式学习后，其学习结果没有明显差异。

目前研究显示前额叶是人类智慧及复杂心理活动的神经基础，在意识思维、短时程记忆储存、行为计划等脑高级功能中均起到关键作用[9]。CNS中的氨基酸类神经递质包括兴奋性氨基酸和抑制性氨基酸，其含量的改变与神经退行性变、脑损伤和学习记忆密切相关[10]。其中谷氨酸和γ-氨基丁酸是与学习记忆相关的最重要的神经递质，二者的动态平衡直接影响脑的学习记忆功能，当谷氨酸/γ-氨基丁酸比值升高，可促使学习记忆功能[10]。本研究结果显示，第1天，RF-EMR组和假RF-EMR组的谷氨酸、γ-氨基丁酸含量及谷氨酸/γ-氨基丁酸比值低于对照组，且RF-EMR组谷氨酸含量低于假RF-EMR组(P<0.05)，可能是RF-EMR使神经元内神经递质合成减少，导致学习记忆的基础长时程增强生成减弱，与RF-EMR组CR习得率较假RF-EMR组低这一结果相符。训练第10天，RF-EMR组谷氨酸/γ-氨基丁酸比值均低于假RF-EMR组与对照组(P<0.05)，提示RF-EMR辐照导致大鼠脑内氨基酸类神经递质代谢紊乱，从而抑制了大鼠的学习记忆功能。第15天，RF-EMR组和假RF-EMR组的谷氨酸、γ-氨基丁酸含量及谷氨酸/γ-氨基丁酸比值差异无统计学意义(P>0.05)，原因考虑为在动物认知行为反复强化训练后，可能代偿性出现部分神经元的补偿和修复，依然能建立CR。

综上所述，经低场强RF-EMR暴露后幼年大鼠联合型学习记忆能力降低，特别是对瞬时记忆影响较大，其机制可能与低场强RF-EMR引起前额叶内神经递质代谢紊乱有关。