电磁辐射对豚鼠眨眼条件反射任务模型行为学影响的实验研究

摘要

背景：当今社会,电磁辐射(electromagnetic radiation,EMR)无处不在,辐射源包括人们频繁使用的移动通讯电磁波,以及医疗领域的微波、超短波等,人们在享受它的有益之处时,电磁辐射对人体产生的危害也不容忽视。移动通讯使用的工作频率为800MHz～2000 MHz,微波电疗法(分米波)工作频率为300～3000 MHz,因此本课题选用860 MHz做为实验用辐射源的频率,具有一定代表性。中枢神经系统(CNS)作为电磁辐射高度敏感的靶部位,电磁辐射对高级中枢神经系统的损伤尤其受到人们的关注,成为了该领域的研究重点。学习与记忆是中枢神经系统的高级活动,是认知活动的组成部分。一直以来,经典眨眼条件反射(classical eyeblink conditioning,EBCC)被广泛地用于联合型学习和记忆的神经机制的研究。以往绝大多数实验研究应用的都是EBCC的单任务模型,本实验利用我们在同一动物体上成功建立的痕迹性眨眼条件反射(trace eyeblink conditioning,TEBC)和延迟性眨眼条件反射(delay eyeblink conditioning,DEBC)的双任务模型,对电磁辐射的生物学效应进行研究。
　　 目的：本课题选用豚鼠作为实验对象,通过建立EBCC双任务模型作为研究学习与记忆的模型,研究860 MHz微波电磁辐射是否对该模型有干预作用。
　　 方法：本实验采用重庆大学研制的860MHz微波辐射系统作为实验干预设备。动物模型建立:首先选用8～10周龄健康雄性豚鼠24只,在同一动物体上以经典的眨眼条件反射为基础,每只均进行痕迹性和延迟性眨眼条件反射的双任务训练,使动物成功习得TEBC和DEBC。再将该24只豚鼠随机分为4组(n=6):辐射1h组(R60),辐射20min组(R20),假辐射组(Pseu),正常对照组(C)。辐射方法:辐射组豚鼠头部接受频率为860MHz、功率密度为1.0mW/cm2的电磁辐射(AV3941E型辐射危险计检测)。R20组、R60组豚鼠每天分别辐射20min、1h;Pseu组豚鼠放置于相同的辐射室,但不进行电磁辐射;以及C组不给予任何处理。电磁辐射干预结束后均立即进行双任务眨眼条件反射检测,观察辐射前后行为学各项参数变化,并用双因素重复测量方差分析、拆分单因素重复测量方差分析和LSD多重检验进行统计分析。
　　 结果：经过连续9天训练,每只豚鼠均成功习得TEBC和DEBC,且两者的条件性眨眼反应(conditioned eyeblink response,CR)习得率随着训练天数的增加而增加,后期稳定在80％以上的较高水平线上。两者CR峰幅度随着训练天数的增加而增加;两者CR潜伏期则随着训练天数的增加而延长。四组两两比较发现:R60组的豚鼠在接受电磁辐射后其TEBC和DEBC的习得率、峰幅度均有显著下降(P＜0.05),潜伏期无显著变化(P＞0.05);而R20组、Pseu组、C组豚鼠行为学参数无显著变化(P＞0.05)。R60组的TEBC和DEBC其CR习得率在微波辐射后第一天有显著下降(P＜0.05),但在第二、三天就可恢复至辐射前水平。R60组动物TEBC的CR峰幅度在辐射后第一、二天有显著性下降(P＜0.05),第三天恢复至之前水平;DEBC的CR峰幅度在辐射后第一、三天有显著性下降(P＜0.05)。每组进行前后比较发现:R60组的豚鼠在接受电磁辐射后其TEBC和DEBC的习得率、峰幅度及潜伏期均有显著下降(P＜0.05)。
　　 结论：本实验首先建立豚鼠痕迹性和延迟性眨眼条反射双任务模型,然后给予辐射组豚鼠频率为860MHz,功率密度为1.0mW/cm2,持续1h或20min的连续微波电磁辐射。结果表明,1h与20min不同的辐射时间产生的效应有显著差异。电磁辐射对TEBC和DEBC两种任务均产生影响,对前者的影响大于后者。CR习得率、峰幅度、潜伏期各行为学参数中,CR峰幅度受影响最大,潜伏期受影响最小。提示860MHz微波电磁辐射对豚鼠的学习记忆能力有影响,可能与其作用剂量(功率×时间)有关。