Noticias

Grazas por visitar Nature.com. A versión do navegador que estás a usar ten compatibilidade limitada con CSS. Para obter a mellor experiencia, recomendámosche que uses un navegador actualizado (ou que desactives o modo de compatibilidade en Internet Explorer). Mentres tanto, para garantir a compatibilidade continua, mostraremos o sitio sen estilos nin JavaScript.
A crecente demanda de comunicación por telefonía móbil levou á aparición continua de tecnoloxías sen fíos (G), que poden ter diferentes impactos nos sistemas biolóxicos. Para comprobar isto, expuxemos ratas a unha exposición nunha soa cabeza a un campo electromagnético (EMF) de evolución a longo prazo 4G (LTE) de 1800 MHz durante 2 horas. Despois, avaliamos o efecto da neuroinflamación aguda inducida por lipopolisacáridos na cobertura espacial da microglía e na actividade neuronal electrofisiolóxica no córtex auditivo primario (CAx). O SAR medio en CAx é de 0,5 W/kg. Os rexistros multiunidade mostran que a LTE-EMF desencadea unha redución na intensidade da resposta a tons puros e vocalizacións naturais, mentres que un aumento no limiar acústico para frecuencias de gama baixa e media. A inmunohistoquímica de Iba1 non mostrou cambios na área cuberta polos corpos e procesos microgliais. En ratas sas, a mesma exposición a LTE non induciu cambios na intensidade da resposta e nos limiares acústicos. Os nosos datos demostran que a neuroinflamación aguda sensibiliza as neuronas á LTE-EMF, o que resulta nun procesamento alterado dos estímulos acústicos en ACx.
O entorno electromagnético da humanidade cambiou drasticamente nas últimas tres décadas debido á continua expansión das comunicacións sen fíos. Na actualidade, máis de dous terzos da poboación considéranse usuarios de teléfonos móbiles (MP). A difusión a grande escala desta tecnoloxía xerou preocupacións e debate sobre os efectos potencialmente perigosos dos campos electromagnéticos pulsados ​​(CEM) no rango de radiofrecuencia (RF), que emiten os MP ou as estacións base e codifican as comunicacións. Este problema de saúde pública inspirou unha serie de estudos experimentais dedicados a investigar os efectos da absorción de radiofrecuencia nos tecidos biolóxicos1. Algúns destes estudos buscaron cambios na actividade da rede neuronal e nos procesos cognitivos, dada a proximidade do cerebro ás fontes de RF baixo o uso xeneralizado de MP. Moitos estudos publicados abordan os efectos dos sinais modulados por pulsos utilizados no sistema global de comunicacións móbiles (GSM) de segunda xeración (2G) ou nos sistemas de acceso múltiple por división de código de banda ancha (WCDMA)/sistemas de telecomunicacións móbiles universais de terceira xeración (WCDMA/3G UMTS)2,3,4,5. Pouco se sabe sobre os efectos dos sinais de radiofrecuencia utilizados nos servizos móbiles de cuarta xeración (4G), que dependen dunha tecnoloxía de protocolo de Internet totalmente dixital chamada tecnoloxía Long Term Evolution (LTE). Lanzada en 2011, espérase que o servizo de teléfonos LTE alcance os 6.600 millóns de subscritores LTE en todo o mundo en xaneiro de 2022 (GSMA: //gsacom.com). En comparación cos sistemas GSM (2G) e WCDMA (3G) baseados en esquemas de modulación de portadora única, LTE usa a multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) como formato de sinal básico6. En todo o mundo, os servizos móbiles LTE usan unha gama de bandas de frecuencia diferentes entre 450 e 3700 MHz, incluídas as bandas de 900 e 1800 MHz que tamén se usan en GSM.
A capacidade da exposición a radiofrecuencia para afectar os procesos biolóxicos está determinada en gran medida pola taxa de absorción específica (SAR) expresada en W/kg, que mide a enerxía absorbida no tecido biolóxico. Os efectos da exposición aguda da cabeza durante 30 minutos a sinais LTE de 2,573 GHz na actividade da rede neuronal global exploráronse recentemente en voluntarios humanos sans. Mediante resonancia magnética funcional en estado de repouso, observouse que a exposición a LTE pode inducir flutuacións de frecuencia lentas espontáneas e alteracións na conectividade intra ou interrexional, mentres que os niveis máximos espaciais de SAR de media en 10 g de tecido estimáronse que variaban entre 0,42 e 1,52 W/kg, segundo os temas 7, 8, 9. A análise de EEG en condicións de exposición similares (duración de 30 minutos, nivel máximo de SAR estimado de 1,34 W/kg usando un modelo representativo de cabeza humana) demostrou unha potencia espectral reducida e unha coherencia hemisférica nas bandas alfa e beta. Non obstante, outros dous estudos baseados na análise de EEG descubriron que 20 ou 30 minutos de exposición da cabeza a LTE, con niveis máximos locais de SAR fixados en arredor de 2 W/kg, non tiñan... efecto detectable11 ou provocou unha diminución da potencia espectral na banda alfa, mentres que a cognición non cambiou na función avaliada coa proba de Stroop 12. Tamén se atoparon diferenzas significativas nos resultados de estudos de EEG ou cognitivos que analizaron especificamente os efectos da exposición a EMF GSM ou UMTS. Crese que derivan de variacións no deseño do método e nos parámetros experimentais, incluíndo o tipo de sinal e a modulación, a intensidade e a duración da exposición, ou da heteroxeneidade en suxeitos humanos con respecto á idade, a anatomía ou o xénero.
Ata o de agora, utilizáronse poucos estudos en animais para determinar como a exposición á sinalización LTE afecta á función cerebral. Recentemente, informouse de que a exposición sistémica de ratos en desenvolvemento desde a fase embrionaria tardía ata o destete (30 min/día, 5 días/semana, cun SAR corporal completo medio de 0,5 ou 1 W/kg) provocou alteracións nos comportamentos motores e apetitosos na idade adulta 14. Descubriuse que a exposición sistémica repetida (2 ha ao día durante 6 semanas) en ratas adultas induce estrés oxidativo e reduce a amplitude dos potenciais evocados visuais obtidos do nervio óptico, cun SAR máximo estimado en tan só 10 mW/kg 15.
Ademais da análise a múltiples escalas, incluídos os niveis celular e molecular, pódense empregar modelos de roedores para estudar os efectos da exposición a RF durante a enfermidade, como se centrou anteriormente nos campos electromagnéticos GSM ou WCDMA/3G UMTS no contexto da neuroinflamación aguda. Os estudos demostraron os efectos das convulsións, as enfermidades neurodexenerativas ou os gliomas 16,17,18,19,20.
Os roedores inxectados con lipopolisacárido (LPS) son un modelo preclínico clásico de respostas neuroinflamatorias agudas asociadas a enfermidades infecciosas benignas causadas por virus ou bacterias que afectan á maioría da poboación cada ano. Este estado inflamatorio leva a unha enfermidade reversible e a unha síndrome depresiva conductual caracterizada por febre, perda de apetito e interacción social reducida. Os fagocitos residentes do SNC, como a microglía, son células efectoras clave desta resposta neuroinflamatoria. O tratamento de roedores con LPS desencadea a activación da microglía caracterizada pola remodelación da súa forma e procesos celulares e cambios profundos no perfil do transcriptoma, incluída a regulación á alza de xenes que codifican citocinas ou encimas proinflamatorios, que afectan ás redes neuronais. Actividades 22, 23, 24.
Ao estudar os efectos dunha única exposición cerebral de 2 horas a campos electromagnéticos GSM-1800 MHz en ratas tratadas con LPS, descubrimos que a sinalización GSM desencadea respostas celulares no córtex cerebral, afectando a expresión xénica, a fosforilación do receptor do glutamato, a activación neuronal metaevocada e a morfoloxía da microglía no córtex cerebral. Estes efectos non se detectaron en ratas sas que recibiron a mesma exposición a GSM, o que suxire que o estado neuroinflamatorio desencadeado por LPS sensibiliza as células do SNC á sinalización GSM. Centrándonos no córtex auditivo (ACx) de ratas tratadas con LPS, onde o SAR local foi de media de 1,55 W/kg, observamos que a exposición a GSM provocou un aumento na lonxitude ou ramificación dos procesos microgliais e unha diminución nas respostas neuronais evocadas por tons puros e .Estimulación natural 28.
No presente estudo, o noso obxectivo foi examinar se a exposición só na cabeza a sinais LTE-1800 MHz tamén podería alterar a morfoloxía microglial e a actividade neuronal na ACx, reducindo a potencia da exposición en dous terzos. Demostramos aquí que a sinalización LTE non tivo ningún efecto sobre os procesos microgliais, pero aínda así desencadeou unha redución significativa na actividade cortical evocada polo son na ACx de ratas tratadas con LPS cun valor SAR de 0,5 W/kg.
Dadas as evidencias previas de que a exposición a GSM-1800 MHz alteraba a morfoloxía microglial en condicións proinflamatorias, investigamos este efecto despois da exposición á sinalización LTE.
Inxectáronselle LPS a ratas adultas 24 horas antes da exposición simulada só na cabeza ou da exposición a LTE-1800 MHz. Tras a exposición, establecéronse respostas neuroinflamatorias desencadeadas por LPS no córtex cerebral, como se demostra pola regulación positiva dos xenes proinflamatorios e os cambios na morfoloxía da microglía cortical (Figura 1). A potencia exposta pola cabeza LTE axustouse para obter un nivel medio de SAR de 0,5 W/kg en ACx (Figura 2). Para determinar se a microglía activada por LPS respondía aos campos electromagnéticos LTE, analizamos seccións corticais tinguidas con anti-Iba1 que marcaba selectivamente estas células. Como se mostra na Figura 3a, nas seccións de ACx fixadas de 3 a 4 horas despois da exposición simulada ou a LTE, a microglía parecía moi similar, mostrando unha morfoloxía celular "densa" provocada polo tratamento proinflamatorio con LPS (Figura 1). En consonancia coa ausencia de respostas morfolóxicas, a análise cuantitativa de imaxes non revelou diferenzas significativas na área total (proba t non pareada, p = 0,308) nin na área (p = 0,196). e a densidade (p = 0,061) da inmunorreactividade de Iba1 ao comparar a exposición a corpos celulares tinguidos con Iba 1 en ratas LTE fronte a animais expostos de forma simulada (Fig. 3b-d).
Efectos da inxección ip de LPS na morfoloxía da microglía cortical. Vista representativa da microglía nunha sección coronal do córtex cerebral (rexión dorsomedial) 24 horas despois da inxección intraperitoneal de LPS ou vehículo (control). As células foron tinguidas con anticorpos anti-Iba1 como se describiu previamente. O tratamento proinflamatorio con LPS provocou cambios na morfoloxía da microglía, incluíndo engrosamento proximal e aumento das ramas secundarias curtas dos procesos celulares, o que resultou nunha aparencia "densa". Barra de escala: 20 µm.
Análise dosimétrica da taxa de absorción específica (SAR) no cerebro de rata durante a exposición a LTE de 1800 MHz. Un modelo heteroxéneo de rata pantasma e antena de bucle62 descrito previamente utilizouse para avaliar a SAR local no cerebro, cunha malla cúbica de 0,5 mm3. (a) Vista global dun modelo de rata nun ambiente de exposición cunha antena de bucle sobre a cabeza e unha almofada térmica metálica (amarela) debaixo do corpo. (b) Distribución dos valores SAR no cerebro adulto a unha resolución espacial de 0,5 mm3. A área delimitada polo contorno negro na sección sagital corresponde ao córtex auditivo primario onde se analiza a actividade microglial e neuronal. A escala codificada por cores dos valores SAR aplícase a todas as simulacións numéricas que se mostran na figura.
Microglía inxectada con LPS no córtex auditivo de rata despois da exposición a LTE ou Sham. (a) Vista apilada representativa da microglía tinguida con anticorpo anti-Iba1 en seccións coronais do córtex auditivo de rata perfundido con LPS de 3 a 4 horas despois da exposición a Sham ou LTE (exposición). Barra de escala: 20 µm. (bd) Avaliación morfométrica da microglía de 3 a 4 horas despois da exposición a Sham (puntos abertos) ou LTE (expostos, puntos negros). (b, c) Cobertura espacial (b) do marcador de microglía Iba1 e áreas de corpos celulares positivos para Iba1 (c). Os datos representan a área de tinguidura anti-Iba1 normalizada á media dos animais expostos a Sham. (d) Reconto de corpos celulares microgliais tinguidos con anti-Iba1. As diferenzas entre os animais Sham (n = 5) e LTE (n = 6) non foron significativas (p > 0,05, proba t non pareada). A parte superior e inferior da caixa, as liñas superior e inferior representan a percentil 25-75 e percentil 5-95, respectivamente. O valor medio está marcado en vermello no cadro.
A Táboa 1 resume o número de animais e os rexistros multiunidade obtidos no córtex auditivo primario de catro grupos de ratas (Sham, Exposed, Sham-LPS, Exposed-LPS). Nos resultados seguintes, incluímos todos os rexistros que presentan un campo receptivo temporal espectral (STRF) significativo, é dicir, respostas evocadas por tons polo menos 6 desviacións estándar superiores ás taxas de disparo espontáneo (véxase a Táboa 1). Aplicando este criterio, seleccionamos 266 rexistros para o grupo Sham, 273 rexistros para o grupo Exposed, 299 rexistros para o grupo Sham-LPS e 295 rexistros para o grupo Exposed-LPS.
Nos seguintes parágrafos, describiremos primeiro os parámetros extraídos do campo receptivo espectral-temporal (é dicir, a resposta a tons puros) e a resposta a vocalizacións específicas xenoxénicas. Despois describiremos a cuantificación da área de resposta en frecuencia obtida para cada grupo. Tendo en conta a presenza de "datos aniñados"30 no noso deseño experimental, todas as análises estatísticas realizáronse en función do número de posicións na matriz de eléctrodos (última fila da Táboa 1), pero todos os efectos descritos a continuación tamén se basearon no número de posicións de cada grupo. Número total de rexistros multiunidade recollidos (terceira fila da Táboa 1).
A figura 4a mostra a distribución de frecuencias óptima (BF, que provoca unha resposta máxima a 75 dB SPL) das neuronas corticais obtidas en animais tratados con LPS e expostos. O rango de frecuencias de BF en ambos os grupos ampliouse de 1 kHz a 36 kHz. A análise estatística mostrou que estas distribucións eran similares (chi ao cadrado, p = 0,278), o que suxire que as comparacións entre os dous grupos poderían facerse sen sesgo de mostraxe.
Efectos da exposición a LTE nos parámetros cuantificados das respostas corticais en animais tratados con LPS. (a) Distribución de BF en neuronas corticais de animais tratados con LPS expostos a LTE (negro) e expostos de forma simulada a LTE (branco). Non hai diferenza entre as dúas distribucións. (bf) O efecto da exposición a LTE nos parámetros que cuantifican o campo receptivo temporal espectral (STRF). A forza da resposta reduciuse significativamente (*p < 0,05, proba t non pareada) tanto en STRF (forza de resposta total) como en frecuencias óptimas (b, c). Duración da resposta, ancho de banda da resposta e constante de ancho de banda (dl). Tanto a forza como a fiabilidade temporal das respostas ás vocalizacións reducíronse (g, h). A actividade espontánea non se reduciu significativamente (i). (*p < 0,05, proba t non pareada). (j, k) Efectos da exposición a LTE nos limiares corticais. Os limiares medios foron significativamente máis altos nas ratas expostas a LTE en comparación coas ratas expostas de forma simulada. Este efecto é máis pronunciado nas frecuencias baixas e medias.
As figuras 4b-f mostran a distribución dos parámetros derivados do STRF para estes animais (medias indicadas por liñas vermellas). Os efectos da exposición a LTE en animais tratados con LPS pareceron indicar unha diminución da excitabilidade neuronal. En primeiro lugar, a intensidade global da resposta e as respostas foron significativamente menores en BF en comparación cos animais Sham-LPS (Fig. 4b,c proba t non pareada, p = 0,0017; e p = 0,0445). Do mesmo xeito, as respostas aos sons de comunicación diminuíron tanto na forza da resposta como na fiabilidade entre probas (Fig. 4g,h; proba t non pareada, p = 0,043). A actividade espontánea reduciuse, pero este efecto non foi significativo (Fig. 4i; p = 0,0745). A duración da resposta, o ancho de banda do axuste e a latencia da resposta non se viron afectados pola exposición a LTE en animais tratados con LPS (Fig. 4d-f), o que indica que a selectividade de frecuencia e a precisión das respostas de inicio non se viron afectadas pola exposición a LTE en animais tratados con LPS.
A continuación, avaliamos se os limiares corticais de tons puros se alteraban pola exposición a LTE. A partir da área de resposta en frecuencia (FRA) obtida de cada gravación, determinamos os limiares auditivos para cada frecuencia e calculamos a media destes limiares para ambos os grupos de animais. A figura 4j mostra os limiares medios (± sem) de 1,1 a 36 kHz en ratas tratadas con LPS. A comparación dos limiares auditivos dos grupos simulado e exposto mostrou un aumento substancial nos limiares nos animais expostos en comparación cos animais simulados (Fig. 4j), un efecto que foi máis pronunciado en frecuencias baixas e medias. Máis precisamente, en frecuencias baixas (< 2,25 kHz), a proporción de neuronas A1 con limiar alto aumentou, mentres que a proporción de neuronas con limiar baixo e medio diminuíu (chi ao cadrado = 43,85; p < 0,0001; Fig. 4k, figura esquerda). O mesmo efecto observouse a frecuencia media (2,25 < Frec(kHz) < 11): unha maior proporción de rexistros corticais con limiares intermedios e unha menor proporción de neuronas con limiares baixos en comparación co grupo non exposto (Chi ao cadrado = 71,17; p < 0,001; Figura 4k, panel central). Tamén houbo unha diferenza significativa no limiar para as neuronas de alta frecuencia (≥ 11 kHz, p = 0,0059); a proporción de neuronas de limiar baixo diminuíu e a proporción de limiar medio-alto aumentou (chi ao cadrado = 10,853; p = 0,04; Figura 4k, panel dereito).
A figura 5a mostra a distribución de frecuencias óptima (BF, que provoca unha resposta máxima a 75 dB SPL) de neuronas corticais obtidas en animais sans para os grupos simulado e exposto. A análise estatística mostrou que as dúas distribucións eran similares (chi ao cadrado, p = 0,157), o que suxire que as comparacións entre os dous grupos poderían facerse sen sesgo de mostraxe.
Efectos da exposición a LTE en parámetros cuantificados de respostas corticais en animais sans. (a) Distribución de BF en neuronas corticais de animais sans expostos a LTE (azul escuro) e expostos de forma simulada a LTE (azul claro). Non hai diferenza entre as dúas distribucións. (bf) O efecto da exposición a LTE en parámetros que cuantifican o campo receptivo temporal espectral (STRF). Non houbo un cambio significativo na intensidade da resposta a través do STRF e as frecuencias óptimas (b, c). Hai un lixeiro aumento na duración da resposta (d), pero non houbo cambio no ancho de banda e ancho de banda da resposta (e, f). Non cambiaron nin a forza nin a fiabilidade temporal das respostas ás vocalizacións (g, h). Non houbo un cambio significativo na actividade espontánea (i). (*p < 0,05 proba t non pareada). (j, k) Efectos da exposición a LTE nos limiares corticais. De media, os limiares non cambiaron significativamente nas ratas expostas a LTE en comparación coas ratas expostas de forma simulada, pero os limiares de frecuencia máis alta foron lixeiramente máis baixos nos animais expostos.
As figuras 5b-f mostran diagramas de caixa que representan a distribución e a media (liña vermella) dos parámetros derivados dos dous conxuntos de STRF. En animais sans, a exposición a LTE en si mesma tivo pouco efecto no valor medio dos parámetros STRF. En comparación co grupo Sham (caixas azul claras fronte a azul escuras para o grupo exposto), a exposición a LTE non alterou nin a intensidade total da resposta nin a resposta de BF (Fig. 5b,c; proba t non pareada, p = 0,2176 e p = 0,8696 respectivamente). Tampouco houbo efecto no ancho de banda espectral e na latencia (p = 0,6764 e p = 0,7129, respectivamente), pero houbo un aumento significativo na duración da resposta (p = 0,047). Tampouco houbo efecto na forza das respostas de vocalización (Fig. 5g, p = 0,4375), na fiabilidade entre probas destas respostas (Fig. 5h, p = 0,3412) e na actividade espontánea (Fig. 5).5i; p = 0,3256).
A figura 5j mostra os limiares medios (± sem) de 1,1 a 36 kHz en ratas sas. Non mostrou unha diferenza significativa entre as ratas simuladas e as expostas, agás un limiar lixeiramente inferior en animais expostos a altas frecuencias (11–36 kHz) (proba t non pareada, p = 0,0083). Este efecto reflicte o feito de que nos animais expostos, neste rango de frecuencias (chi ao cadrado = 18,312, p = 0,001; figura 5k), había lixeiramente máis neuronas con limiares baixos e medios (mentres que con limiares altos había menos neuronas).
En conclusión, cando se expuxeron animais sans a LTE, non houbo efecto na forza de resposta a tons puros e sons complexos como vocalizacións. Ademais, en animais sans, os limiares auditivos corticais foron similares entre os animais expostos e os simulados, mentres que nos animais tratados con LPS, a exposición a LTE provocou un aumento substancial nos limiares corticais, especialmente no rango de frecuencias baixas e medias.
O noso estudo mostrou que en ratas macho adultas que experimentan neuroinflamación aguda, a exposición a LTE-1800 MHz cun SARACx local de 0,5 W/kg (ver Métodos) resultou nunha redución significativa na intensidade das respostas evocadas polo son nos rexistros primarios da comunicación. Estes cambios na actividade neuronal producíronse sen ningún cambio aparente na extensión do dominio espacial cuberto polos procesos microgliais. Este efecto da LTE na intensidade das respostas evocadas corticais non se observou en ratas sas. Tendo en conta a semellanza na distribución de frecuencia óptima entre as unidades de rexistro en animais expostos a LTE e expostos de forma simulada, as diferenzas na reactividade neuronal poden atribuírse aos efectos biolóxicos dos sinais LTE en lugar do sesgo de mostraxe (Fig. 4a). Ademais, a ausencia de cambios na latencia da resposta e no ancho de banda de sintonización espectral en ratas expostas a LTE suxire que, o máis probable, estes rexistros foron mostrados das mesmas capas corticais, que se atopan nas rexións ACx primarias en lugar das secundarias.
Ata onde sabemos, o efecto da sinalización LTE nas respostas neuronais non se informou previamente. Non obstante, estudos previos documentaron a capacidade da onda continua (OC) GSM-1800 MHz ou de 1800 MHz para alterar a excitabilidade neuronal, aínda que con diferenzas significativas dependendo do enfoque experimental. Pouco despois da exposición a 1800 MHz OOC a un nivel SAR de 8,2 W/kg, os rexistros dos ganglios de caracois mostraron limiares reducidos para activar potenciais de acción e modulación neuronal. Por outra banda, a actividade de picos e ráfagas en cultivos neuronais primarios derivados de cerebro de rata reduciuse coa exposición a GSM-1800 MHz ou 1800 MHz OOC durante 15 minutos a un SAR de 4,6 W/kg. Esta inhibición só foi parcialmente reversible nos 30 minutos posteriores á exposición. O silenciamento completo das neuronas conseguiuse a un SAR de 9,2 W/kg. A análise dose-resposta mostrou que o GSM-1800 MHz foi máis eficaz que a OOC de 1800 MHz na supresión da actividade de ráfagas. o que suxire que as respostas neuronais dependen da modulación do sinal de radiofrecuencia.
No noso contexto, as respostas evocadas corticais recolléronse in vivo de 3 a 6 horas despois de que rematase a exposición só na cabeza de 2 horas. Nun estudo anterior, investigamos o efecto do GSM-1800 MHz a SARACx de 1,55 W/kg e non atopamos ningún efecto significativo nas respostas corticais evocadas polo son en ratas sas. Aquí, o único efecto significativo evocado en ratas sas pola exposición a LTE-1800 a 0,5 W/kg de SARACx foi un lixeiro aumento na duración da resposta tras a presentación de tons puros. Este efecto é difícil de explicar porque non vai acompañado dun aumento na intensidade da resposta, o que suxire que esta maior duración da resposta ocorre co mesmo número total de potenciais de acción disparados polas neuronas corticais. Unha explicación podería ser que a exposición a LTE pode reducir a actividade dalgunhas interneuronas inhibitorias, xa que se documentou que na ACx primaria a inhibición por retroalimentación controla a duración das respostas das células piramidais desencadeadas pola entrada talámica excitatoria33,34, 35, 36, 37.
En contraste, en ratas sometidas a neuroinflamación desencadeada por LPS, a exposición a LTE non tivo ningún efecto na duración da descarga neuronal evocada polo son, pero detectáronse efectos significativos na forza das respostas evocadas. De feito, en comparación coas respostas neuronais rexistradas en ratas expostas a LPS simuladamente, as neuronas das ratas tratadas con LPS expostas a LTE mostraron unha redución na intensidade das súas respostas, un efecto observado tanto ao presentar tons puros como vocalizacións naturais. A redución na intensidade da resposta aos tons puros produciuse sen un estreitamento do ancho de banda de sintonización espectral de 75 dB e, dado que ocorreu en todas as intensidades sonoras, resultou nun aumento nos limiares acústicos das neuronas corticais en frecuencias baixas e medias.
A redución na forza da resposta evocada indicou que o efecto da sinalización LTE en SARACx de 0,5 W/kg en animais tratados con LPS era similar ao de GSM-1800 MHz aplicado a SARACx tres veces maior (1,55 W/kg) 28. En canto á sinalización GSM, a exposición da cabeza a LTE-1800 MHz pode reducir a excitabilidade neuronal nas neuronas ACx de rata sometidas a neuroinflamación desencadeada por LPS. En liña con esta hipótese, tamén observamos unha tendencia cara a unha diminución da fiabilidade dos ensaios das respostas neuronais á vocalización (Fig. 4h) e unha diminución da actividade espontánea (Fig. 4i). Non obstante, foi difícil determinar in vivo se a sinalización LTE reduce a excitabilidade intrínseca neuronal ou reduce a entrada sináptica, controlando así as respostas neuronais en ACx.
En primeiro lugar, estas respostas máis débiles poden deberse á excitabilidade intrinsecamente reducida das células corticais despois da exposición a LTE a 1800 MHz. Apoiando esta idea, GSM-1800 MHz e 1800 MHz-CW reduciron a actividade das ráfagas cando se aplicaron directamente a cultivos primarios de neuronas corticais de rata con niveis de SAR de 3,2 W/kg e 4,6 W/kg, respectivamente, pero requiríase un nivel limiar de SAR para reducir significativamente a actividade das ráfagas. Defendendo unha excitabilidade intrínseca reducida, tamén observamos taxas máis baixas de disparo espontáneo en animais expostos que en animais expostos de forma simulada.
En segundo lugar, a exposición a LTE tamén pode afectar a transmisión sináptica desde as sinapses tálamo-corticais ou cortico-corticais. Numerosos rexistros agora mostran que, no córtex auditivo, a amplitude da sintonización espectral non está determinada unicamente polas proxeccións talámicas aferentes, senón que as conexións intracorticais confiren unha entrada espectral adicional aos sitios corticais39,40. Nos nosos experimentos, o feito de que a STRF cortical mostrase anchos de banda similares en animais expostos e simulados suxeriu indirectamente que os efectos da exposición a LTE non eran efectos sobre a conectividade cortico-cortical. Isto tamén suxire que unha maior conectividade noutras rexións corticais expostas a SAR que a medida en ACx (Fig. 2) pode non ser responsable das respostas alteradas que se informan aquí.
Aquí, unha maior proporción de rexistros corticais expostos a LPS mostraron limiares altos en comparación cos animais expostos a LPS simulado. Dado que se propuxo que o limiar acústico cortical está controlado principalmente pola forza da sinapse tálamo-cortical39,40, pódese sospeitar que a transmisión tálamo-cortical se reduce parcialmente pola exposición, xa sexa a nivel presináptico (liberación reducida de glutamato) ou postsináptico (número ou afinidade de receptores reducidos).
De xeito similar aos efectos do GSM-1800 MHz, as respostas neuronais alteradas inducidas por LTE producíronse no contexto da neuroinflamación desencadeada por LPS, caracterizada por respostas microgliais. As evidencias actuais suxiren que a microglía inflúe fortemente na actividade das redes neuronais en cerebros normais e patolóxicos41,42,43. A súa capacidade para modular a neurotransmisión depende non só da produción de compostos que producen e que poden ou poden limitar a neurotransmisión, senón tamén da alta motilidade dos seus procesos celulares. No córtex cerebral, tanto o aumento como a diminución da actividade das redes neuronais desencadean unha rápida expansión do dominio espacial microglial debido ao crecemento dos procesos microgliais44,45. En particular, as protuberancias microgliais recrútanse preto das sinapses talamocorticais activadas e poden inhibir a actividade das sinapses excitatorias a través de mecanismos que implican a produción local de adenosina mediada pola microglía.
En ratas tratadas con LPS sometidas a GSM-1800 MHz con SARACx a 1,55 W/kg, produciuse unha diminución da actividade das neuronas ACx co crecemento dos procesos microgliais marcados por áreas significativas tinguidas con Iba1 no aumento de ACx28. Esta observación suxire que a remodelación microglial desencadeada pola exposición a GSM pode contribuír activamente á redución inducida por GSM nas respostas neuronais evocadas polo son. O noso estudo actual argumenta en contra desta hipótese no contexto da exposición da cabeza a LTE con SARACx limitado a 0,5 W/kg, xa que non atopamos ningún aumento no dominio espacial cuberto polos procesos microgliais. Non obstante, isto non descarta ningún efecto da sinalización LTE na microglía activada por LPS, que á súa vez pode afectar a actividade neuronal. Necesítanse máis estudos para responder a esta pregunta e determinar os mecanismos polos que a neuroinflamación aguda altera as respostas neuronais á sinalización LTE.
Ata onde sabemos, o efecto dos sinais LTE no procesamento auditivo non se estudou antes. Os nosos estudos previos 26,28 e o estudo actual demostraron que, no contexto dunha inflamación aguda, a exposición da cabeza soa a GSM-1800 MHz ou LTE-1800 MHz provocou alteracións funcionais nas respostas neuronais na ACx, como demostra o aumento do limiar auditivo. Por polo menos dúas razóns principais, a función coclear non debería verse afectada pola nosa exposición a LTE. En primeiro lugar, como se mostra no estudo de dosimetría que se mostra na Figura 2, os niveis máis altos de SAR (preto de 1 W/kg) están localizados no córtex dorsomedial (debaixo da antena) e diminúen substancialmente a medida que un se move máis lateralmente. A parte ventral da cabeza. Pódese estimar que é duns 0,1 W/kg ao nivel do pavillón auricular da rata (debaixo do conduto auditivo). En segundo lugar, cando as orellas de cobaia foron expostas durante 2 meses a GSM 900 MHz (5 días/semana, 1 hora/día, SAR entre 1 e 4 W/kg), Non houbo cambios detectables na magnitude dos limiares otoacústicos do produto de distorsión para as respostas de emisión e auditivas do tronco encefálico 47. Ademais, a exposición repetida da cabeza a GSM 900 ou 1800 MHz a un SAR local de 2 W/kg non afectou a función das células ciliadas externas cocleares en ratas sas48,49. Estes resultados reflicten os datos obtidos en humanos, onde as investigacións demostraron que a exposición de 10 a 30 minutos a campos electromagnéticos procedentes de teléfonos móbiles GSM non ten un efecto consistente no procesamento auditivo segundo a avaliación a nivel coclear50,51,52 ou do tronco encefálico53,54.
No noso estudo, observáronse cambios na activación neuronal desencadeada por LTE in vivo de 3 a 6 horas despois de finalizar a exposición. Nun estudo previo sobre a parte dorsomedial do córtex, varios efectos inducidos por GSM-1800 MHz observados ás 24 horas da exposición xa non se podían detectar ás 72 horas da exposición. Este é o caso da expansión dos procesos microgliais, a regulación á baixa do xene IL-1ß e a modificación postraducional dos receptores AMPA. Tendo en conta que o córtex auditivo ten un valor SAR inferior (0,5 W/kg) que a rexión dorsomedial (2,94 W/kg26), os cambios na actividade neuronal que se presentan aquí parecen ser transitorios.
Os nosos datos deben ter en conta os límites de SAR cualificativos e as estimacións dos valores reais de SAR alcanzados no córtex cerebral dos usuarios de teléfonos móbiles. As normas actuais utilizadas para protexer o público establecen o límite de SAR en 2 W/kg para a exposición localizada na cabeza ou no torso a radiofrecuencias no rango de RF de 100 kHz e 6 GHz.
Realizáronse simulacións de dose empregando diferentes modelos de cabeza humana para determinar a absorción de potencia de RF en diferentes tecidos da cabeza durante a comunicación xeral da cabeza ou por teléfono móbil. Ademais da diversidade dos modelos de cabeza humana, estas simulacións destacan diferenzas ou incertezas significativas na estimación da enerxía absorbida polo cerebro en función de parámetros anatómicos ou histolóxicos como a forma externa ou interna do cranio, o grosor ou o contido de auga. Os diferentes tecidos da cabeza varían moito segundo a idade, o sexo ou o individuo 56,57,58. Ademais, as características dos teléfonos móbiles, como a localización interna da antena e a posición do teléfono móbil en relación coa cabeza do usuario, inflúen fortemente no nivel e na distribución dos valores SAR no córtex cerebral 59,60. Non obstante, considerando as distribucións SAR reportadas no córtex cerebral humano, que se estableceron a partir de modelos de teléfonos móbiles que emiten radiofrecuencias no rango de 1800 MHz 58, 59, 60, parece que os niveis SAR alcanzados no córtex auditivo humano aínda están infraaplicados á metade do córtex cerebral humano. O noso estudo (SARACx 0,5 W/kg). Polo tanto, os nosos datos non cuestionan os límites actuais dos valores SAR aplicables ao público.
En conclusión, o noso estudo demostra que unha única exposición na cabeza a LTE-1800 MHz interfire coas respostas neuronais das neuronas corticais aos estímulos sensoriais. En consonancia con caracterizacións previas dos efectos da sinalización GSM, os nosos resultados suxiren que os efectos da sinalización LTE na actividade neuronal varían segundo o estado de saúde. A neuroinflamación aguda sensibiliza as neuronas a LTE-1800 MHz, o que resulta nun procesamento cortical alterado dos estímulos auditivos.
Os datos recolléronse aos 55 días de idade do córtex cerebral de 31 ratas Wistar machos adultas obtidas no laboratorio Janvier. As ratas aloxáronse nunhas instalacións con humidade (50-55%) e temperatura (22-24 °C) controladas cun ciclo de luz/escuridade de 12 h/12 ​​h (luces acesas ás 7:30 h) con libre acceso a alimento e auga. Todos os experimentos realizáronse de acordo coas directrices establecidas pola Directiva do Consello das Comunidades Europeas (Directiva do Consello 2010/63/UE), que son similares ás descritas nas Directrices da Sociedade de Neurociencia para o Uso de Animais na Investigación en Neurociencia. Este protocolo foi aprobado polo Comité de Ética París-Sud e Centro (CEEA N°59, Proxecto 2014-25, Protocolo Nacional 03729.02) utilizando procedementos validados por este comité 32-2011 e 34-2012.
Os animais estiveron acostumados ás cámaras de colonias durante polo menos 1 semana antes do tratamento con LPS e da exposición (ou exposición simulada) a LTE-EMF.
Inxectáronselle a vinte e dúas ratas por vía intraperitoneal (ip) LPS de E. coli (250 µg/kg, serotipo 0127:B8, SIGMA) diluído con solución salina isotónica estéril libre de endotoxinas 24 horas antes da exposición a LTE ou simulada (n por grupo). = 11). En ratas macho Wistar de 2 meses de idade, este tratamento con LPS produce unha resposta neuroinflamatoria que está marcada no córtex cerebral por varios xenes proinflamatorios (factor de necrose tumoral alfa, interleucina 1ß, CCL2, NOX2, NOS2) que foron regulados positivamente 24 horas despois da inxección de LPS, incluíndo un aumento de 4 e 12 veces nos niveis de transcritos que codifican o encima NOX2 e a interleucina 1ß, respectivamente. Neste punto de tempo de 24 horas, a microglía cortical mostrou a morfoloxía celular "densa" típica esperada pola activación proinflamatoria das células desencadeada por LPS (Figura 1), o que contrasta coa activación desencadeada por LPS por outros. A activación proinflamatoria celular corresponde a 24, 61.
A exposición só da cabeza aos campos electromagnéticos LTE realizouse empregando a configuración experimental previamente utilizada para avaliar o efecto dos campos electromagnéticos GSM26. A exposición a LTE realizouse 24 horas despois da inxección de LPS (11 animais) ou sen tratamento con LPS (5 animais). Os animais foron lixeiramente anestesiados con ketamina/xilazina (ketamina 80 mg/kg, ip; xilazina 10 mg/kg, ip) antes da exposición para evitar o movemento e garantir que a cabeza do animal estivese na antena de bucle que emitía o sinal LTE. Localización reproducible a continuación. A metade das ratas da mesma gaiola serviron como controles (11 animais expostos de forma simulada, de 22 ratas pretratadas con LPS): colocáronse debaixo da antena de bucle e a enerxía do sinal LTE axustouse a cero. Os pesos dos animais expostos e expostos de forma simulada foron similares (p = 0,558, proba t non pareada, ns). Todos os animais anestesiados colocáronse nunha almofada térmica sen metal para manter a súa temperatura corporal ao redor de 37 °C durante todo o tempo. experimento. Do mesmo xeito que nos experimentos anteriores, o tempo de exposición axustouse a 2 horas. Despois da exposición, coloque o animal noutra almofada térmica no quirófano. O mesmo procedemento de exposición aplicouse a 10 ratas sas (non tratadas con LPS), a metade das cales foron expostas de forma simulada desde a mesma gaiola (p = 0,694).
O sistema de exposición era similar aos sistemas 25, 62 descritos en estudos previos, co xerador de radiofrecuencia substituído para xerar campos electromagnéticos LTE en lugar de GSM. En resumo, un xerador de RF (SMBV100A, 3,2 GHz, Rohde & Schwarz, Alemaña) que emitía un campo electromagnético LTE de - 1800 MHz conectouse a un amplificador de potencia (ZHL-4W-422+, Mini-Circuits, EUA), un circulador (D3 1719-N, Sodhy, Francia), un acoplador de dúas vías (CD D 1824-2, − 30 dB, Sodhy, Francia) e un divisor de potencia de catro vías (DC D 0922-4N, Sodhy, Francia), o que permitía a exposición simultánea de catro animais. Un medidor de potencia (N1921A, Agilent, EUA) conectado a un acoplador bidireccional permitía a medición e monitorización continuas da potencia incidente e reflectida dentro do dispositivo. Cada saída conectouse a unha antena de bucle (Sama-Sistemi srl); Roma), o que permite a exposición parcial da cabeza do animal. A antena de bucle consiste nun circuíto impreso con dúas liñas metálicas (constante dieléctrica εr = 4,6) gravadas nun substrato illante de epoxi. Nun extremo, o dispositivo consiste nun fío de 1 mm de ancho que forma un anel colocado preto da cabeza do animal. Como en estudos anteriores26,62, a taxa de absorción específica (SAR) determinouse numericamente empregando un modelo numérico de rata e un método de dominio do tempo de diferenzas finitas (FDTD)63,64,65. Tamén se determinaron experimentalmente nun modelo homoxéneo de rata empregando sondas Luxtron para medir o aumento da temperatura. Neste caso, o SAR en W/kg calcúlase empregando a fórmula: SAR = C ΔT/Δt, onde C é a capacidade calorífica en J/(kg K), ΔT, en °K e Δt Cambio de temperatura, tempo en segundos. Os valores SAR determinados numericamente comparáronse cos valores SAR experimentais obtidos empregando un modelo homoxéneo, especialmente en rexións equivalentes do cerebro de rata. A diferenza entre as medicións numéricas de SAR e os valores SAR detectados experimentalmente é menor que 30 %.
A figura 2a mostra a distribución do SAR no cerebro da rata no modelo de rata, que coincide coa distribución en termos de peso corporal e tamaño das ratas empregadas no noso estudo. O SAR medio do cerebro foi de 0,37 ± 0,23 W/kg (media ± SD). Os valores de SAR son máis altos na área cortical xusto debaixo da antena de bucle. O SAR local en ACx (SARACx) foi de 0,50 ± 0,08 W/kg (media ± SD) (Fig. 2b). Dado que os pesos corporais das ratas expostas son homoxéneos e as diferenzas no grosor do tecido da cabeza son insignificantes, espérase que o SAR real de ACx ou outras áreas corticais sexa moi similar entre un animal exposto e outro.
Ao final da exposición, os animais recibiron suplementos con doses adicionais de ketamina (20 mg/kg, ip) e xilazina (4 mg/kg, ip) ata que non se observaron movementos reflexos despois de pinzar a pata traseira. Inxectouse un anestésico local (xilocaína ao 2%) por vía subcutánea na pel e no músculo temporal por riba do cranio, e os animais colocáronse nun sistema de quecemento libre de metal. Despois de colocar o animal no marco estereotáxico, realizouse unha craniotomía sobre o córtex temporal esquerdo. Como no noso estudo anterior66, comezando desde a unión dos ósos parietais e temporais, a abertura tiña 9 mm de ancho e 5 mm de alto. A duramadre por riba do ACx retirouse coidadosamente baixo control binocular sen danar os vasos sanguíneos. Ao final do procedemento, construíuse unha base en cemento acrílico dental para a fixación atraumática da cabeza do animal durante a gravación. Coloque o marco estereotáxico que sostén o animal nunha cámara de atenuación acústica (IAC, modelo AC1).
Os datos obtivéronse de rexistros multiunitarios no córtex auditivo primario de 20 ratas, incluíndo 10 animais pretratados con LPS. Os rexistros extracelulares obtivéronse dunha matriz de 16 electrodos de tungsteno (TDT, ø: 33 µm, < 1 MΩ) que consta de dúas filas de 8 electrodos separados por 1000 µm (350 µm entre electrodos na mesma fila). Inseriuse un fío de prata (ø: 300 µm) para a conexión a terra entre o óso temporal e a duramadre contralateral. A localización estimada do ACx primario é de 4 a 7 mm posterior ao bregma e 3 mm ventral á sutura supratemporal. O sinal bruto amplificouse 10.000 veces (TDT Medusa) e logo procesouse mediante un sistema de adquisición de datos multicanle (RX5, TDT). Os sinais recollidos de cada electrodo filtráronse (610–10.000 Hz) para extraer a actividade multiunitario (MUA). Os niveis de activación axustáronse coidadosamente para cada electrodo (por coautores) cegados aos estados expostos ou simulados) para seleccionar o maior potencial de acción do sinal. A inspección en liña e fóra de liña das formas de onda mostrou que o MUA recollido aquí consistía en potenciais de acción xerados por 3 a 6 neuronas preto dos eléctrodos. Ao comezo de cada experimento, axustamos a posición da matriz de eléctrodos para que dúas filas de oito eléctrodos puidesen mostrear neuronas, desde respostas de baixa a alta frecuencia cando se realizaban na orientación rostral.
Os estímulos acústicos xeráronse en Matlab, transmitíronse a un sistema de entrega de son (TDT) baseado en RP2.1 e enviáronse a un altofalante Fostex (FE87E). O altofalante colocouse a 2 cm da orella dereita da rata, distancia á que o altofalante producía un espectro de frecuencias plano (± 3 dB) entre 140 Hz e 36 kHz. A calibración do altofalante realizouse utilizando ruído e tons puros gravados cun micrófono Bruel and Kjaer 4133 acoplado a un preamplificador B&K 2169 e un gravador dixital Marantz PMD671. O campo receptor de tempo espectral (STRF) determinouse utilizando 97 frecuencias de tons gamma, que abarcan 8 oitavas (0,14–36 kHz), presentadas en orde aleatoria a 75 dB SPL a 4,15 Hz. A área de resposta de frecuencia (FRA) determínase utilizando o mesmo conxunto de tons e preséntase en orde aleatoria a 2 Hz de 75 a 5 dB SPL. Cada frecuencia preséntase oito veces en cada intensidade.
Tamén se avaliaron as respostas a estímulos naturais. En estudos previos, observamos que as vocalizacións de ratas raramente provocaban respostas fortes en ACx, independentemente da frecuencia óptima neuronal (FB), mentres que as vocalizacións específicas do xenoenxerto (por exemplo, vocalizacións de paxaros cantores ou cobaias) normalmente obtiveron todo o mapa de tons. Polo tanto, probamos as respostas corticais ás vocalizacións en cobaias (o asubío utilizado en 36 estaba conectado a 1 s de estímulos, presentados 25 veces).

Tamén podemos personalizar os compoñentes pasivos de radiofrecuencia segundo os seus requisitos. Pode acceder á páxina de personalización para proporcionar as especificacións que precise.
https://www.keenlion.com/customization/

Emali:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com