Notícies

Gràcies per visitar Nature.com. La versió del navegador que esteu utilitzant té compatibilitat limitada amb CSS. Per a una millor experiència, us recomanem que utilitzeu un navegador actualitzat (o que desactiveu el mode de compatibilitat a l'Internet Explorer). Mentrestant, per garantir una assistència continuada, mostrarem el lloc web sense estils ni JavaScript.
La demanda cada cop més gran de comunicació per telefonia mòbil ha conduït a l'aparició contínua de tecnologies sense fil (G), que poden tenir impactes diferents en els sistemes biològics. Per provar-ho, vam exposar rates a una exposició d'un sol cap a un camp electromagnètic (EMF) 4G d'evolució a llarg termini (LTE) de 1800 MHz durant 2 hores. A continuació, vam avaluar l'efecte de la neuroinflamació aguda induïda per lipopolisacàrids sobre la cobertura espacial de la micròglia i l'activitat neuronal electrofisiològica a l'escorça auditiva primària (ACx). El SAR mitjà en ACx és de 0,5 W/kg. Els enregistraments multiunitat mostren que l'EMF LTE desencadena una reducció en la intensitat de la resposta als tons purs i les vocalitzacions naturals, mentre que un augment del llindar acústic per a les freqüències de rang baix i mitjà. La immunohistoquímica d'Iba1 no va mostrar canvis a l'àrea coberta pels cossos i processos microglials. En rates sanes, la mateixa exposició a LTE no va induir canvis en la intensitat de resposta i els llindars acústics. Les nostres dades demostren que la neuroinflamació aguda sensibilitza les neurones a l'EMF LTE, donant lloc a un processament alterat dels estímuls acústics en ACx.
L'entorn electromagnètic de la humanitat ha canviat dràsticament durant les últimes tres dècades a causa de l'expansió contínua de les comunicacions sense fil. Actualment, més de dos terços de la població es considera usuari de telèfon mòbil (MP). La propagació a gran escala d'aquesta tecnologia ha generat preocupacions i debat sobre els efectes potencialment perillosos dels camps electromagnètics pulsats (CEM) en el rang de radiofreqüència (RF), que són emesos pels MP o estacions base i codifiquen les comunicacions. Aquest problema de salut pública ha inspirat diversos estudis experimentals dedicats a investigar els efectes de l'absorció de radiofreqüència en els teixits biològics1. Alguns d'aquests estudis han buscat canvis en l'activitat de la xarxa neuronal i els processos cognitius, donada la proximitat del cervell a les fonts de RF sota l'ús generalitzat de MP. Molts estudis reportats aborden els efectes dels senyals modulats per polsos utilitzats en el sistema global de comunicacions mòbils (GSM) de segona generació (2G) o els sistemes de telecomunicacions mòbils universals de divisió de codi de banda ampla (WCDMA)/tercera generació (WCDMA/3G UMTS)2,3,4,5. Se sap poc sobre els efectes dels senyals de radiofreqüència utilitzats en els serveis mòbils de quarta generació (4G), que es basen en una tecnologia de protocol d'Internet totalment digital anomenada tecnologia Long Term Evolution (LTE). Llançat el 2011, s'espera que el servei de telèfons LTE arribi als 6.600 milions de subscriptors LTE globals el gener de 2022 (GSMA: //gsacom.com). En comparació amb els sistemes GSM (2G) i WCDMA (3G) basats en esquemes de modulació de portadora única, LTE utilitza la multiplexació per divisió de freqüència ortogonal (OFDM) com a format de senyal bàsic6. A tot el món, els serveis mòbils LTE utilitzen una gamma de bandes de freqüència diferents entre 450 i 3700 MHz, incloses les bandes de 900 i 1800 MHz que també s'utilitzen en GSM.
La capacitat de l'exposició a RF per afectar els processos biològics està determinada en gran mesura per la taxa d'absorció específica (SAR) expressada en W/kg, que mesura l'energia absorbida en el teixit biològic. Recentment s'han explorat els efectes de l'exposició aguda del cap durant 30 minuts a senyals LTE de 2,573 GHz sobre l'activitat de la xarxa neuronal global en voluntaris humans sans. Mitjançant la ressonància magnètica funcional en estat de repòs, es va observar que l'exposició a LTE pot induir fluctuacions de freqüència lenta espontànies i alteracions en la connectivitat intra o interregional, mentre que es va estimar que els nivells màxims espacials de SAR de mitjana sobre 10 g de teixit variaven entre 0,42 i 1,52 W/kg, segons els temes 7, 8, 9. L'anàlisi d'EEG en condicions d'exposició similars (durada de 30 min, nivell màxim de SAR estimat d'1,34 W/kg utilitzant un model representatiu de cap humà) va demostrar una potència espectral reduïda i una coherència hemisfèrica a les bandes alfa i beta. No obstant això, dos altres estudis basats en l'anàlisi d'EEG van trobar que 20 o 30 minuts d'exposició al cap a LTE, amb nivells màxims de SAR locals fixats al voltant de 2 W/kg, no tenien cap... efecte detectable11 o va provocar una disminució de la potència espectral a la banda alfa, mentre que la cognició no va canviar en la funció avaluada amb la prova de Stroop 12. També es van trobar diferències significatives en els resultats d'estudis d'EEG o cognitius que analitzaven específicament els efectes de l'exposició a EMF GSM o UMTS. Es creu que sorgeixen de variacions en el disseny del mètode i els paràmetres experimentals, incloent-hi el tipus de senyal i la modulació, la intensitat i la durada de l'exposició, o de l'heterogeneïtat en subjectes humans pel que fa a l'edat, l'anatomia o el sexe.
Fins ara, s'han utilitzat pocs estudis en animals per determinar com l'exposició a la senyalització LTE afecta la funció cerebral. Recentment s'ha informat que l'exposició sistèmica de ratolins en desenvolupament des de l'etapa embrionària tardana fins al deslletament (30 min/dia, 5 dies/setmana, amb una SAR mitjana de tot el cos de 0,5 o 1 W/kg) va provocar comportaments motors i de gana alterats en l'edat adulta 14. Es va trobar que l'exposició sistèmica repetida (2 ha al dia durant 6 setmanes) en rates adultes indueix estrès oxidatiu i redueix l'amplitud dels potencials evocats visuals obtinguts del nervi òptic, amb una SAR màxima estimada en tan sols 10 mW/kg 15.
A més de l'anàlisi a múltiples escales, incloent-hi els nivells cel·lular i molecular, es poden utilitzar models de rosegadors per estudiar els efectes de l'exposició a RF durant la malaltia, tal com s'havia centrat anteriorment en els camps electromagnètics GSM o WCDMA/3G UMTS en el context de la neuroinflamació aguda. Els estudis han demostrat els efectes de les convulsions, les malalties neurodegeneratives o els gliomes 16,17,18,19,20.
Els rosegadors injectats amb lipopolisacàrids (LPS) són un model preclínic clàssic de respostes neuroinflamatòries agudes associades a malalties infeccioses benignes causades per virus o bacteris que afecten la majoria de la població cada any. Aquest estat inflamatori condueix a una malaltia reversible i una síndrome conductual depressiva caracteritzada per febre, pèrdua de gana i reducció de la interacció social. Els fagòcits residents del SNC, com la micròglia, són cèl·lules efectores clau d'aquesta resposta neuroinflamatòria. El tractament de rosegadors amb LPS desencadena l'activació de la micròglia caracteritzada per la remodelació de la seva forma i processos cel·lulars i canvis profunds en el perfil del transcriptoma, inclosa la regulació a l'alça de gens que codifiquen citocines o enzims proinflamatoris, que afecten les xarxes neuronals Activitats 22, 23, 24.
Estudiant els efectes d'una sola exposició al cap durant 2 hores a un camp electromagnètic GSM-1800 MHz en rates tractades amb LPS, vam descobrir que la senyalització GSM desencadena respostes cel·lulars a l'escorça cerebral, afectant l'expressió gènica, la fosforilació del receptor de glutamat, el tret neuronal evocat per meta-evocació i la morfologia de la micròglia a l'escorça cerebral. Aquests efectes no es van detectar en rates sanes que van rebre la mateixa exposició a GSM, cosa que suggereix que l'estat neuroinflamatori desencadenat per LPS sensibilitza les cèl·lules del SNC a la senyalització GSM. Centrant-nos en l'escorça auditiva (ACx) de rates tractades amb LPS, on el SAR local va ser de mitjana d'1,55 W/kg, vam observar que l'exposició a GSM va provocar un augment de la longitud o ramificació dels processos microglials i una disminució de les respostes neuronals evocades per tons purs i .Estimulació Natural 28.
En l'estudi actual, el nostre objectiu era examinar si l'exposició només al cap a senyals LTE-1800 MHz també podria alterar la morfologia microglial i l'activitat neuronal en l'ACx, reduint la potència de l'exposició en dos terços. Mostrem aquí que la senyalització LTE no va tenir cap efecte sobre els processos microglials, però tot i així va desencadenar una reducció significativa de l'activitat cortical evocada pel so en l'ACx de rates tractades amb LPS amb un valor SAR de 0,5 W/kg.
Atesa l'evidència prèvia que l'exposició a GSM-1800 MHz alterava la morfologia microglial en condicions proinflamatòries, vam investigar aquest efecte després de l'exposició a la senyalització LTE.
Es va injectar LPS a rates adultes 24 hores abans de l'exposició simulada només al cap o de l'exposició a LTE-1800 MHz. Després de l'exposició, es van establir respostes neuroinflamatòries desencadenades per LPS a l'escorça cerebral, tal com es mostra per la regulació a l'alça dels gens proinflamatoris i els canvis en la morfologia de la micròglia cortical (Figura 1). La potència exposada pel cap LTE es va establir per obtenir un nivell mitjà de SAR de 0,5 W/kg en ACx (Figura 2). Per determinar si la micròglia activada per LPS responia als camps electromagnètics LTE, vam analitzar seccions corticals tenyides amb anti-Iba1 que marcava selectivament aquestes cèl·lules. Com es mostra a la Figura 3a, en seccions d'ACx fixades de 3 a 4 hores després de l'exposició simulada o a LTE, la micròglia tenia un aspecte notablement similar, mostrant una morfologia cel·lular "densa" provocada pel tractament proinflamatori amb LPS (Figura 1). D'acord amb l'absència de respostes morfològiques, l'anàlisi quantitativa d'imatges no va revelar diferències significatives en l'àrea total (prova t no aparellada, p = 0,308) ni en l'àrea (p = 0,196). i la densitat (p = 0,061) de la immunoreactivitat d'Iba1 en comparar l'exposició a cossos cel·lulars tenyits amb Iba 1 en rates LTE versus animals exposats de manera simulada (Fig. 3b-d).
Efectes de la injecció ip de LPS sobre la morfologia de la micròglia cortical. Vista representativa de la micròglia en una secció coronal de l'escorça cerebral (regió dorsomedial) 24 hores després de la injecció intraperitoneal de LPS o vehicle (control). Les cèl·lules es van tenyir amb anticòs anti-Iba1 tal com s'ha descrit anteriorment. El tractament proinflamatori amb LPS va provocar canvis en la morfologia de la micròglia, incloent-hi un engruiximent proximal i un augment de les branques secundàries curtes dels processos cel·lulars, donant lloc a un aspecte "dens". Barra d'escala: 20 µm.
Anàlisi dosimètrica de la taxa d'absorció específica (SAR) al cervell de rata durant l'exposició a LTE de 1800 MHz. Es va utilitzar un model heterogeni descrit anteriorment de rata fantasma i antena de bucle62 per avaluar la SAR local al cervell, amb una malla cúbica de 0,5 mm3. (a) Vista global d'un model de rata en un entorn d'exposició amb una antena de bucle per sobre del cap i un coixinet tèrmic metàl·lic (groc) per sota del cos. (b) Distribució dels valors de SAR al cervell adult a una resolució espacial de 0,5 mm3. L'àrea delimitada pel contorn negre a la secció sagital correspon a l'escorça auditiva primària on s'analitza l'activitat microglial i neuronal. L'escala codificada per colors dels valors de SAR s'aplica a totes les simulacions numèriques que es mostren a la figura.
Micròglia injectada amb LPS a l'escorça auditiva de rata després de l'exposició a LTE o Sham. (a) Vista apilada representativa de la micròglia tenyida amb anticossos anti-Iba1 en seccions coronals de l'escorça auditiva de rata perfosa amb LPS de 3 a 4 hores després de l'exposició a Sham o LTE (exposició). Barra d'escala: 20 µm. (bd) Avaluació morfomètrica de la micròglia de 3 a 4 hores després de la simulació (punts oberts) o l'exposició a LTE (punts negres exposats). (b, c) Cobertura espacial (b) del marcador de micròglia Iba1 i àrees de cossos cel·lulars positius per a Iba1 (c). Les dades representen l'àrea de tinció anti-Iba1 normalitzada a la mitjana dels animals exposats a Sham. (d) Recompte de cossos cel·lulars microglials tenyits amb anti-Iba1. Les diferències entre els animals Sham (n = 5) i LTE (n = 6) no van ser significatives (p > 0,05, prova t no aparellada). La part superior i inferior del requadre, les línies superior i inferior representen el percentil 25-75 i percentil 5-95, respectivament. El valor mitjà està marcat en vermell al quadre.
La Taula 1 resumeix el nombre d'animals i els enregistraments multiunitaris obtinguts a l'escorça auditiva primària de quatre grups de rates (Sham, Exposed, Sham-LPS, Exposed-LPS). En els resultats següents, incloem tots els enregistraments que presenten un camp receptiu temporal espectral (STRF) significatiu, és a dir, respostes evocades per to almenys 6 desviacions estàndard superiors a les taxes de tret espontànies (vegeu la Taula 1). Aplicant aquest criteri, vam seleccionar 266 registres per al grup Sham, 273 registres per al grup Exposed, 299 registres per al grup Sham-LPS i 295 registres per al grup Exposed-LPS.
En els paràgrafs següents, primer descriurem els paràmetres extrets del camp receptiu espectral-temporal (és a dir, la resposta a tons purs) i la resposta a vocalitzacions específiques xenogèniques. A continuació, descriurem la quantificació de l'àrea de resposta de freqüència obtinguda per a cada grup. Tenint en compte la presència de "dades imbricades"30 en el nostre disseny experimental, totes les anàlisis estadístiques es van realitzar en funció del nombre de posicions a la matriu d'elèctrodes (última fila de la Taula 1), però tots els efectes descrits a continuació també es van basar en el nombre de posicions de cada grup. Nombre total d'enregistraments multiunitat recollits (tercera fila de la Taula 1).
La figura 4a mostra la distribució de freqüències òptima (BF, que provoca una resposta màxima a 75 dB SPL) de les neurones corticals obtingudes en animals tractats amb LPS i en animals exposats. El rang de freqüències de BF en ambdós grups es va ampliar d'1 kHz a 36 kHz. L'anàlisi estadística va mostrar que aquestes distribucions eren similars (khi quadrat, p = 0,278), cosa que suggereix que es podrien fer comparacions entre els dos grups sense biaix de mostreig.
Efectes de l'exposició a LTE en paràmetres quantificats de respostes corticals en animals tractats amb LPS. (a) Distribució de BF en neurones corticals d'animals tractats amb LPS exposats a LTE (negre) i exposats de manera simulada a LTE (blanc). No hi ha cap diferència entre les dues distribucions. (bf) L'efecte de l'exposició a LTE en paràmetres que quantifiquen el camp receptiu temporal espectral (STRF). La força de resposta es va reduir significativament (*p < 0,05, prova t no aparellada) tant a través de STRF (força de resposta total) com de freqüències òptimes (b, c). Durada de la resposta, amplada de banda de resposta i constant d'amplada de banda (dl). Tant la força com la fiabilitat temporal de les respostes a les vocalitzacions es van reduir (g, h). L'activitat espontània no es va reduir significativament (i). (*p < 0,05, prova t no aparellada). (j, k) Efectes de l'exposició a LTE en els llindars corticals. Els llindars mitjans van ser significativament més alts en rates exposades a LTE en comparació amb rates exposades de manera simulada. Aquest efecte és més pronunciat en les freqüències baixes i mitjanes.
Les figures 4b-f mostren la distribució dels paràmetres derivats de l'STRF per a aquests animals (mitjanes indicades per línies vermelles). Els efectes de l'exposició a LTE en animals tractats amb LPS semblaven indicar una disminució de l'excitabilitat neuronal. En primer lloc, la intensitat de resposta global i les respostes van ser significativament més baixes en BF en comparació amb els animals Sham-LPS (Fig. 4b,c prova t no aparellada, p = 0,0017; i p = 0,0445). De la mateixa manera, les respostes als sons de comunicació van disminuir tant en la força de resposta com en la fiabilitat entre proves (Fig. 4g,h; prova t no aparellada, p = 0,043). L'activitat espontània es va reduir, però aquest efecte no va ser significatiu (Fig. 4i; p = 0,0745). La durada de la resposta, l'ample de banda d'afinació i la latència de la resposta no es van veure afectades per l'exposició a LTE en animals tractats amb LPS (Fig. 4d-f), cosa que indica que la selectivitat de freqüència i la precisió de les respostes d'inici no es van veure afectades per l'exposició a LTE en animals tractats amb LPS.
A continuació, vam avaluar si els llindars corticals de tons purs es veien alterats per l'exposició a LTE. A partir de l'àrea de resposta de freqüència (FRA) obtinguda de cada enregistrament, vam determinar els llindars auditius per a cada freqüència i vam fer la mitjana d'aquests llindars per a tots dos grups d'animals. La figura 4j mostra els llindars mitjans (± sem) d'1,1 a 36 kHz en rates tractades amb LPS. La comparació dels llindars auditius dels grups Sham i Exposed va mostrar un augment substancial dels llindars en els animals exposats en comparació amb els animals Sham (Fig. 4j), un efecte que va ser més pronunciat en freqüències baixes i mitjanes. Més precisament, a freqüències baixes (< 2,25 kHz), la proporció de neurones A1 amb llindar alt va augmentar, mentre que la proporció de neurones amb llindar baix i mitjà va disminuir (khi quadrat = 43,85; p < 0,0001; Fig. 4k, figura esquerra). El mateix efecte es va observar a freqüència mitjana (2,25 < Freq(kHz) < 11): una proporció més alta d'enregistraments corticals amb llindars intermedis i una proporció més petita de neurones amb llindars baixos en comparació amb el grup no exposat (Khi quadrat = 71,17; p < 0,001; Figura 4k, panell central). També hi va haver una diferència significativa en el llindar per a les neurones d'alta freqüència (≥ 11 kHz, p = 0,0059); la proporció de neurones de llindar baix va disminuir i la proporció de llindar mig-alt va augmentar (Khi quadrat = 10,853; p = 0,04 Figura 4k, panell dret).
La figura 5a mostra la distribució de freqüències òptima (BF, que provoca una resposta màxima a 75 dB SPL) de les neurones corticals obtingudes en animals sans per als grups Sham i Exposed. L'anàlisi estadística va mostrar que les dues distribucions eren similars (khi quadrat, p = 0,157), cosa que suggereix que es podrien fer comparacions entre els dos grups sense biaix de mostreig.
Efectes de l'exposició a LTE en paràmetres quantificats de respostes corticals en animals sans. (a) Distribució de BF en neurones corticals d'animals sans exposats a LTE (blau fosc) i exposats de manera simulada a LTE (blau clar). No hi ha cap diferència entre les dues distribucions. (bf) L'efecte de l'exposició a LTE en paràmetres que quantifiquen el camp receptiu temporal espectral (STRF). No hi va haver cap canvi significatiu en la intensitat de la resposta a través de l'STRF i les freqüències òptimes (b, c). Hi ha un lleuger augment en la durada de la resposta (d), però no hi va haver cap canvi en l'amplada de banda i l'amplada de banda de la resposta (e, f). Ni la força ni la fiabilitat temporal de les respostes a les vocalitzacions van canviar (g, h). No hi va haver cap canvi significatiu en l'activitat espontània (i). (*p < 0,05 prova t no aparellada). (j, k) Efectes de l'exposició a LTE en els llindars corticals. De mitjana, els llindars no van canviar significativament en rates exposades a LTE en comparació amb rates exposades de manera simulada, però els llindars de freqüència més alts van ser lleugerament més baixos en animals exposats.
Les figures 5b-f mostren diagrames de caixa que representen la distribució i la mitjana (línia vermella) dels paràmetres derivats dels dos conjunts de STRF. En animals sans, l'exposició a LTE en si mateixa va tenir poc efecte sobre el valor mitjà dels paràmetres STRF. En comparació amb el grup Sham (caixes blau clar vs. blau fosc per al grup exposat), l'exposició a LTE no va alterar ni la intensitat de resposta total ni la resposta de BF (Fig. 5b,c; prova t no aparellada, p = 0,2176 i p = 0,8696 respectivament). Tampoc hi va haver cap efecte sobre l'amplada de banda espectral i la latència (p = 0,6764 i p = 0,7129, respectivament), però hi va haver un augment significatiu en la durada de la resposta (p = 0,047). Tampoc hi va haver cap efecte sobre la força de les respostes de vocalització (Fig. 5g, p = 0,4375), la fiabilitat entre assaigs d'aquestes respostes (Fig. 5h, p = 0,3412) i l'activitat espontània (Fig. 5).5i; p = 0,3256).
La figura 5j mostra els llindars mitjans (± sem) d'1,1 a 36 kHz en rates sanes. No es va mostrar una diferència significativa entre les rates simulades i les exposades, excepte per un llindar lleugerament inferior en animals exposats a altes freqüències (11–36 kHz) (prova t no aparellada, p = 0,0083). Aquest efecte reflecteix el fet que en animals exposats, en aquest rang de freqüències (khi quadrat = 18,312, p = 0,001; Fig. 5k), hi havia una mica més de neurones amb llindars baixos i mitjans (mentre que amb llindars alts hi havia menys neurones).
En conclusió, quan els animals sans van ser exposats a LTE, no hi va haver cap efecte sobre la força de resposta a tons purs i sons complexos com les vocalitzacions. A més, en animals sans, els llindars auditius corticals van ser similars entre els animals exposats i els simulats, mentre que en els animals tractats amb LPS, l'exposició a LTE va provocar un augment substancial dels llindars corticals, especialment en el rang de freqüència baixa i mitjana.
El nostre estudi va mostrar que en rates mascles adultes que experimentaven neuroinflamació aguda, l'exposició a LTE-1800 MHz amb un SARACx local de 0,5 W/kg (vegeu Mètodes) va resultar en una reducció significativa en la intensitat de les respostes evocades pel so en els enregistraments primaris de la comunicació. Aquests canvis en l'activitat neuronal es van produir sense cap canvi aparent en l'extensió del domini espacial cobert pels processos microglials. Aquest efecte de l'LTE sobre la intensitat de les respostes evocades corticals no es va observar en rates sanes. Tenint en compte la similitud en la distribució de freqüències òptima entre les unitats d'enregistrament en animals exposats a LTE i exposats de manera simulada, les diferències en la reactivitat neuronal es poden atribuir als efectes biològics dels senyals LTE en lloc del biaix de mostreig (Fig. 4a). A més, l'absència de canvis en la latència de resposta i l'amplada de banda d'afinació espectral en rates exposades a LTE suggereix que, molt probablement, aquests enregistraments es van mostrejar de les mateixes capes corticals, que es troben a les regions ACx primàries en lloc de les regions secundàries.
Segons el nostre coneixement, l'efecte de la senyalització LTE sobre les respostes neuronals no s'ha descrit prèviament. Tanmateix, estudis previs han documentat la capacitat de l'ona contínua (CW) GSM-1800 MHz o de 1800 MHz per alterar l'excitabilitat neuronal, tot i que amb diferències significatives segons l'enfocament experimental. Poc després de l'exposició a una ona contínua de 1800 MHz a un nivell SAR de 8,2 W/kg, els enregistraments dels ganglis de cargol van mostrar una disminució dels llindars per activar potencials d'acció i modulació neuronal. D'altra banda, l'activitat de pics i ràfegues en cultius neuronals primaris derivats del cervell de rata es va reduir mitjançant l'exposició a GSM-1800 MHz o CW de 1800 MHz durant 15 minuts a un SAR de 4,6 W/kg. Aquesta inhibició només va ser parcialment reversible en 30 minuts després de l'exposició. Es va aconseguir el silenciament complet de les neurones a un SAR de 9,2 W/kg. L'anàlisi dosi-resposta va mostrar que el GSM-1800 MHz era més eficaç que l'ona contínua de 1800 MHz per suprimir l'activitat de ràfegues. suggerint que les respostes neuronals depenen de la modulació del senyal de radiofreqüència.
En el nostre entorn, les respostes evocades corticals es van recollir in vivo de 3 a 6 hores després de finalitzar l'exposició només al cap de 2 hores. En un estudi previ, vam investigar l'efecte del GSM-1800 MHz a SARACx d'1,55 W/kg i no vam trobar cap efecte significatiu sobre les respostes corticals evocades pel so en rates sanes. Aquí, l'únic efecte significatiu evocat en rates sanes per l'exposició a LTE-1800 a 0,5 W/kg SARACx va ser un lleuger augment en la durada de la resposta en presentar tons purs. Aquest efecte és difícil d'explicar perquè no va acompanyat d'un augment en la intensitat de la resposta, cosa que suggereix que aquesta durada de resposta més llarga es produeix amb el mateix nombre total de potencials d'acció disparats per neurones corticals. Una explicació podria ser que l'exposició a LTE pot reduir l'activitat d'algunes interneurones inhibidores, ja que s'ha documentat que en l'ACx primària la inhibició anticipativa controla la durada de les respostes de les cèl·lules piramidals desencadenades per l'entrada talàmica excitadora33,34, 35, 36, 37.
En canvi, en rates sotmeses a neuroinflamació desencadenada per LPS, l'exposició a LTE no va tenir cap efecte sobre la durada de la treta neuronal evocada pel so, però es van detectar efectes significatius sobre la força de les respostes evocades. De fet, en comparació amb les respostes neuronals enregistrades en rates exposades a LPS de manera simulada, les neurones de les rates tractades amb LPS exposades a LTE van mostrar una reducció en la intensitat de les seves respostes, un efecte observat tant en presentar tons purs com vocalitzacions naturals. La reducció de la intensitat de la resposta als tons purs es va produir sense una reducció de l'ample de banda d'afinació espectral de 75 dB, i com que es va produir a totes les intensitats sonores, va provocar un augment dels llindars acústics de les neurones corticals a freqüències baixes i mitjanes.
La reducció de la força de la resposta evocada va indicar que l'efecte de la senyalització LTE a SARACx de 0,5 W/kg en animals tractats amb LPS era similar al de GSM-1800 MHz aplicat a SARACx tres vegades més alt (1,55 W/kg) 28. Pel que fa a la senyalització GSM, l'exposició del cap a LTE-1800 MHz pot reduir l'excitabilitat neuronal en neurones ACx de rata sotmeses a neuroinflamació desencadenada per LPS. D'acord amb aquesta hipòtesi, també vam observar una tendència cap a una disminució de la fiabilitat de l'assaig de les respostes neuronals a la vocalització (Fig. 4h) i una disminució de l'activitat espontània (Fig. 4i). Tanmateix, ha estat difícil determinar in vivo si la senyalització LTE redueix l'excitabilitat intrínseca neuronal o redueix l'entrada sinàptica, controlant així les respostes neuronals a l'ACx.
En primer lloc, aquestes respostes més febles poden ser degudes a la reducció intrínseca de l'excitabilitat de les cèl·lules corticals després de l'exposició a LTE 1800 MHz. Recolzant aquesta idea, GSM-1800 MHz i 1800 MHz-CW van reduir l'activitat de ràfegues quan es van aplicar directament a cultius primaris de neurones corticals de rata amb nivells de SAR de 3,2 W/kg i 4,6 W/kg, respectivament, però es requeria un nivell llindar de SAR per reduir significativament l'activitat de ràfegues. Defensant una reducció de l'excitabilitat intrínseca, també vam observar taxes més baixes de tret espontani en animals exposats que en animals exposats de manera simulada.
En segon lloc, l'exposició a LTE també pot afectar la transmissió sinàptica des de les sinapsis talamo-corticals o cortico-corticals. Nombrosos registres mostren ara que, a l'escorça auditiva, l'amplitud de l'afinació espectral no està determinada únicament per les projeccions talàmiques aferents, sinó que les connexions intracorticals confereixen una entrada espectral addicional als llocs corticals39,40. En els nostres experiments, el fet que l'STRF cortical mostrés amplades de banda similars en animals exposats i exposats de manera simulada va suggerir indirectament que els efectes de l'exposició a LTE no eren efectes sobre la connectivitat cortico-cortical. Això també suggereix que una connectivitat més alta en altres regions corticals exposades a SAR que la mesurada en ACx (Fig. 2) pot no ser responsable de les respostes alterades que es presenten aquí.
Aquí, una proporció més gran d'enregistraments corticals exposats a LPS van mostrar llindars alts en comparació amb els animals exposats a LPS simulat. Atès que s'ha proposat que el llindar acústic cortical està controlat principalment per la força de la sinapsi talamo-cortical39,40, es pot sospitar que la transmissió talamo-cortical es redueix parcialment per l'exposició, ja sigui a nivell presinàptic (alliberament reduït de glutamat) o postsinàptic (nombre o afinitat de receptors reduïts).
De manera similar als efectes del GSM-1800 MHz, les respostes neuronals alterades induïdes per LTE es van produir en el context de la neuroinflamació desencadenada per LPS, caracteritzada per respostes microglials. L'evidència actual suggereix que la micròglia influeix fortament en l'activitat de les xarxes neuronals en cervells normals i patològics41,42,43. La seva capacitat per modular la neurotransmissió depèn no només de la producció de compostos que produeixen que poden o poden limitar la neurotransmissió, sinó també de l'alta motilitat dels seus processos cel·lulars. A l'escorça cerebral, tant l'augment com la disminució de l'activitat de les xarxes neuronals desencadenen una ràpida expansió del domini espacial microglial a causa del creixement dels processos microglials44,45. En particular, les protuberàncies microglials es recluten a prop de les sinapsis talamocorticals activades i poden inhibir l'activitat de les sinapsis excitatòries a través de mecanismes que impliquen la producció local d'adenosina mediada per la micròglia.
En rates tractades amb LPS sotmeses a GSM-1800 MHz amb SARACx a 1,55 W/kg, es va produir una disminució de l'activitat de les neurones ACx amb el creixement dels processos microglials marcats per àrees significatives tenyides amb Iba1 en l'augment d'ACx28. Aquesta observació suggereix que la remodelació microglial desencadenada per l'exposició a GSM pot contribuir activament a la reducció induïda per GSM en les respostes neuronals evocades pel so. El nostre estudi actual argumenta en contra d'aquesta hipòtesi en el context de l'exposició al cap a LTE amb SARACx limitat a 0,5 W/kg, ja que no vam trobar cap augment en el domini espacial cobert pels processos microglials. Tanmateix, això no descarta cap efecte de la senyalització LTE sobre la micròglia activada per LPS, que al seu torn pot afectar l'activitat neuronal. Calen més estudis per respondre a aquesta pregunta i determinar els mecanismes pels quals la neuroinflamació aguda altera les respostes neuronals a la senyalització LTE.
Segons el nostre coneixement, l'efecte dels senyals LTE en el processament auditiu no s'ha estudiat abans. Els nostres estudis previs 26,28 i l'estudi actual van mostrar que en el context d'inflamació aguda, l'exposició del cap sol a GSM-1800 MHz o LTE-1800 MHz va provocar alteracions funcionals en les respostes neuronals en ACx, com ho demostra l'augment del llindar auditiu. Per almenys dues raons principals, la funció coclear no s'hauria de veure afectada per la nostra exposició a LTE. En primer lloc, com es mostra a l'estudi de dosimetria que es mostra a la Figura 2, els nivells més alts de SAR (propers a 1 W/kg) es troben a l'escorça dorsomedial (per sota de l'antena), i disminueixen substancialment a mesura que hom es mou més lateralment. La part ventral del cap. Es pot estimar que és d'uns 0,1 W/kg al nivell del pavelló auricular de la rata (per sota del canal auditiu). En segon lloc, quan les orelles de conillet d'Índies van ser exposades durant 2 mesos a GSM 900 MHz (5 dies/setmana, 1 hora/dia, SAR entre 1 i 4 W/kg), No hi va haver canvis detectables en la magnitud dels llindars otoacústics del producte de distorsió per a les respostes d'emissió i del tronc encefàlic auditiu 47. A més, l'exposició repetida del cap a GSM 900 o 1800 MHz a un SAR local de 2 W/kg no va afectar la funció de les cèl·lules ciliades externes coclears en rates sanes48,49. Aquests resultats reflecteixen dades obtingudes en humans, on les investigacions han demostrat que l'exposició de 10 a 30 minuts a EMF des de telèfons mòbils GSM no té un efecte consistent sobre el processament auditiu tal com s'ha avaluat a nivell coclear50,51,52 o del tronc encefàlic53,54.
En el nostre estudi, es van observar canvis en la intensitat neuronal desencadenats per LTE in vivo de 3 a 6 hores després de finalitzar l'exposició. En un estudi previ sobre la part dorsomedial del còrtex, diversos efectes induïts per GSM-1800 MHz observats 24 hores després de l'exposició ja no es podien detectar 72 hores després de l'exposició. Aquest és el cas de l'expansió dels processos microglials, la regulació a la baixa del gen IL-1ß i la modificació posttraduccional dels receptors AMPA. Tenint en compte que el còrtex auditiu té un valor SAR inferior (0,5 W/kg) que la regió dorsomedial (2,94 W/kg26), els canvis en l'activitat neuronal que s'indiquen aquí semblen ser transitoris.
Les nostres dades han de tenir en compte els límits SAR qualificats i les estimacions dels valors SAR reals assolits a l'escorça cerebral dels usuaris de telèfons mòbils. Els estàndards actuals utilitzats per protegir el públic estableixen el límit SAR en 2 W/kg per a l'exposició localitzada del cap o del tors a radiofreqüències en el rang de RF de 100 kHz i 6 GHz.
S'han realitzat simulacions de dosi utilitzant diferents models de cap humà per determinar l'absorció de potència de radiofreqüència en diferents teixits del cap durant la comunicació general del cap o del telèfon mòbil. A més de la diversitat de models de cap humà, aquestes simulacions destaquen diferències o incerteses significatives en l'estimació de l'energia absorbida pel cervell basant-se en paràmetres anatòmics o histològics com la forma externa o interna del crani, el gruix o el contingut d'aigua. Els diferents teixits del cap varien àmpliament segons l'edat, el sexe o l'individu 56,57,58. A més, les característiques dels telèfons mòbils, com ara la ubicació interna de l'antena i la posició del telèfon mòbil respecte al cap de l'usuari, influeixen fortament en el nivell i la distribució dels valors SAR a l'escorça cerebral 59,60. Tanmateix, considerant les distribucions SAR reportades a l'escorça cerebral humana, que es van establir a partir de models de telèfons mòbils que emeten radiofreqüències en el rang de 1800 MHz 58, 59, 60, sembla que els nivells SAR assolits a l'escorça auditiva humana encara estan infraaplicats a la meitat de l'escorça cerebral humana. El nostre estudi (SARACx 0.5 W/kg). Per tant, les nostres dades no desafien els límits actuals dels valors SAR aplicables al públic.
En conclusió, el nostre estudi demostra que una sola exposició només al cap a LTE-1800 MHz interfereix amb les respostes neuronals de les neurones corticals als estímuls sensorials. D'acord amb les caracteritzacions prèvies dels efectes de la senyalització GSM, els nostres resultats suggereixen que els efectes de la senyalització LTE sobre l'activitat neuronal varien segons l'estat de salut. La neuroinflamació aguda sensibilitza les neurones a LTE-1800 MHz, la qual cosa provoca una alteració del processament cortical dels estímuls auditius.
Les dades es van recollir als 55 dies d'edat de l'escorça cerebral de 31 rates Wistar mascles adultes obtingudes al laboratori Janvier. Les rates es van allotjar en una instal·lació amb control d'humitat (50-55%) i temperatura (22-24 °C) amb un cicle de llum/foscor de 12 h/12 ​​h (encesa de llums a les 7:30 h) amb lliure accés a aliments i aigua. Tots els experiments es van dur a terme d'acord amb les directrius establertes per la Directiva del Consell de les Comunitats Europees (Directiva del Consell 2010/63/UE), que són similars a les descrites a les Directrius de la Societat de Neurociències per a l'Ús d'Animals en la Recerca en Neurociències. Aquest protocol va ser aprovat pel Comitè d'Ètica París-Sud i Centre (CEEA N°59, Projecte 2014-25, Protocol Nacional 03729.02) utilitzant procediments validats per aquest comitè 32-2011 i 34-2012.
Els animals es van habituar a les cambres de colònia durant almenys 1 setmana abans del tractament amb LPS i l'exposició (o exposició simulada) a LTE-EMF.
Vint-i-dues rates van ser injectades intraperitonealment (ip) amb LPS d'E. coli (250 µg/kg, serotip 0127:B8, SIGMA) diluït amb solució salina isotònica estèril sense endotoxines 24 hores abans de l'exposició a LTE o simulada (n per grup). = 11). En rates mascles Wistar de 2 mesos, aquest tractament amb LPS produeix una resposta neuroinflamatòria que està marcada a l'escorça cerebral per diversos gens proinflamatoris (factor de necrosi tumoral alfa, interleucina 1ß, CCL2, NOX2, NOS2) que es van regular a l'alça 24 hores després de la injecció de LPS, incloent un augment de 4 i 12 vegades en els nivells de transcrits que codifiquen l'enzim NOX2 i la interleucina 1ß, respectivament. En aquest punt de temps de 24 hores, la micròglia cortical va mostrar la morfologia cel·lular "densa" típica esperada per l'activació proinflamatòria de les cèl·lules desencadenada per LPS (Figura 1), que contrasta amb l'activació desencadenada per LPS per altres. L'activació proinflamatòria cel·lular correspon a 24, 61.
L'exposició només del cap a EMF LTE es va dur a terme utilitzant la configuració experimental utilitzada anteriorment per avaluar l'efecte de GSM EMF26. L'exposició a LTE es va dur a terme 24 hores després de la injecció de LPS (11 animals) o sense tractament amb LPS (5 animals). Els animals van ser anestesiats lleugerament amb cetamina/xilazina (cetamina 80 mg/kg, ip; xilazina 10 mg/kg, ip) abans de l'exposició per evitar el moviment i assegurar-se que el cap de l'animal estigués dins l'antena de bucle que emetia el senyal LTE. Ubicació reproduïble a continuació. La meitat de les rates de la mateixa gàbia van servir com a controls (11 animals exposats de manera simulada, de 22 rates pretractades amb LPS): es van col·locar sota l'antena de bucle i l'energia del senyal LTE es va establir a zero. Els pesos dels animals exposats i exposats de manera simulada van ser similars (p = 0,558, prova t no aparellada, ns). Tots els animals anestesiats es van col·locar en una coixinet calefactor sense metall per mantenir la temperatura corporal al voltant dels 37 °C durant tot el temps. experiment. Com en els experiments anteriors, el temps d'exposició es va establir en 2 hores. Després de l'exposició, es va col·locar l'animal sobre una altra placa calefactora a la sala d'operacions. Es va aplicar el mateix procediment d'exposició a 10 rates sanes (no tractades amb LPS), la meitat de les quals van ser exposades de manera simulada des de la mateixa gàbia (p = 0,694).
El sistema d'exposició era similar als sistemes 25, 62 descrits en estudis anteriors, amb el generador de radiofreqüència substituït per generar camps electromagnètics LTE en lloc de GSM. Breument, un generador de RF (SMBV100A, 3.2 GHz, Rohde & Schwarz, Alemanya) que emetia un camp electromagnètic LTE - 1800 MHz es va connectar a un amplificador de potència (ZHL-4W-422+, Mini-Circuits, EUA), un circulador (D3 1719-N, Sodhy, França), un acoblador de dues vies (CD D 1824-2, −30 dB, Sodhy, França) i un divisor de potència de quatre vies (DC D 0922-4N, Sodhy, França), permetent l'exposició simultània de quatre animals. Un mesurador de potència (N1921A, Agilent, EUA) connectat a un acoblador bidireccional permetia la mesura i la monitorització contínues de la potència incident i reflectida dins del dispositiu. Cada sortida es va connectar a una antena de bucle (Sama-Sistemi srl; Roma), permetent l'exposició parcial del cap de l'animal. L'antena de bucle consisteix en un circuit imprès amb dues línies metàl·liques (constant dielèctrica εr = 4,6) gravades en un substrat epoxi aïllant. En un extrem, el dispositiu consisteix en un cable d'1 mm d'ample que forma un anell col·locat a prop del cap de l'animal. Com en estudis anteriors26,62, la taxa d'absorció específica (SAR) es va determinar numèricament mitjançant un model numèric de rata i un mètode de domini temporal de diferències finites (FDTD)63,64,65. També es van determinar experimentalment en un model homogeni de rata utilitzant sondes Luxtron per mesurar l'augment de temperatura. En aquest cas, el SAR en W/kg es calcula mitjançant la fórmula: SAR = C ΔT/Δt, on C és la capacitat calorífica en J/(kg K), ΔT, en °K i Δt Canvi de temperatura, temps en segons. Els valors SAR determinats numèricament es van comparar amb els valors SAR experimentals obtinguts mitjançant un model homogeni, especialment en regions equivalents del cervell de rata. La diferència entre les mesures numèriques de SAR i els valors SAR detectats experimentalment és inferior a 30%.
La figura 2a mostra la distribució del SAR al cervell de rata en el model de rata, que coincideix amb la distribució pel que fa al pes corporal i la mida de les rates utilitzades en el nostre estudi. El SAR mitjà del cervell va ser de 0,37 ± 0,23 W/kg (mitjana ± SD). Els valors del SAR són més alts a la zona cortical just a sota de l'antena de bucle. El SAR local en ACx (SARACx) va ser de 0,50 ± 0,08 W/kg (mitjana ± SD) (Fig. 2b). Com que els pesos corporals de les rates exposades són homogenis i les diferències en el gruix del teixit del cap són insignificants, s'espera que el SAR real d'ACx o altres zones corticals sigui molt similar entre un animal exposat i un altre.
Al final de l'exposició, els animals van rebre suplements amb dosis addicionals de ketamina (20 mg/kg, ip) i xilazina (4 mg/kg, ip) fins que no es van observar moviments reflexos després de pessigar la pota posterior. Es va injectar un anestèsic local (xilocaïna al 2%) per via subcutània a la pell i al múscul temporal per sobre del crani, i els animals es van col·locar en un sistema de calefacció sense metall. Després de col·locar l'animal al marc estereotàxic, es va realitzar una craniotomia sobre l'escorça temporal esquerra. Com en el nostre estudi anterior66, començant des de la unió dels ossos parietal i temporal, l'obertura feia 9 mm d'ample i 5 mm d'alt. La duramadre per sobre de l'ACx es va retirar amb cura sota control binocular sense danyar els vasos sanguinis. Al final del procediment, es va construir una base en ciment acrílic dental per a la fixació atraumàtica del cap de l'animal durant l'enregistrament. Col·loqueu el marc estereotàxic que suporta l'animal en una cambra d'atenuació acústica (IAC, model AC1).
Les dades es van obtenir d'enregistraments multiunitaris a l'escorça auditiva primària de 20 rates, incloent-hi 10 animals pretractats amb LPS. Els enregistraments extracel·lulars es van obtenir d'una matriu de 16 elèctrodes de tungstè (TDT, ø: 33 µm, < 1 MΩ) que consistien en dues files de 8 elèctrodes espaiats a 1000 µm (350 µm entre elèctrodes de la mateixa fila). Es va inserir un filferro de plata (ø: 300 µm) per a la connexió a terra entre l'os temporal i la duramadre contralateral. La ubicació estimada de l'ACx primària és de 4 a 7 mm posterior al bregma i 3 mm ventral a la sutura supratemporal. El senyal en brut es va amplificar 10.000 vegades (TDT Medusa) i després es va processar mitjançant un sistema d'adquisició de dades multicanal (RX5, TDT). Els senyals recollits de cada elèctrode es van filtrar (610–10.000 Hz) per extreure l'activitat multiunitaria (MUA). Els nivells de desencadenament es van establir acuradament per a cada elèctrode (per coautors cegats als estats exposats o simulats) per seleccionar el potencial d'acció més gran del senyal. La inspecció en línia i fora de línia de les formes d'ona va mostrar que el MUA recollit aquí consistia en potencials d'acció generats per 3 a 6 neurones prop dels elèctrodes. Al començament de cada experiment, vam establir la posició de la matriu d'elèctrodes de manera que dues files de vuit elèctrodes poguessin mostrejar neurones, des de respostes de baixa a alta freqüència quan es realitzaven en l'orientació rostral.
Els estímuls acústics es van generar a Matlab, es van transmetre a un sistema de lliurament de so (TDT) basat en RP2.1 i es van enviar a un altaveu Fostex (FE87E). L'altaveu es va col·locar a 2 cm de l'orella dreta de la rata, distància a la qual l'altaveu va produir un espectre de freqüència pla (± 3 dB) entre 140 Hz i 36 kHz. El calibratge de l'altaveu es va realitzar utilitzant soroll i tons purs enregistrats amb un micròfon Bruel and Kjaer 4133 acoblat a un preamplificador B&K 2169 i un gravador digital Marantz PMD671. El camp receptor de temps espectral (STRF) es va determinar utilitzant 97 freqüències de tons gamma, que cobreixen 8 octaves (0,14–36 kHz), presentades en ordre aleatori a 75 dB SPL a 4,15 Hz. L'àrea de resposta de freqüència (FRA) es determina utilitzant el mateix conjunt de tons i es presenta en ordre aleatori a 2 Hz de 75 a 5 dB SPL. Cada freqüència es presenta vuit vegades a cada intensitat.
També es van avaluar les respostes a estímuls naturals. En estudis anteriors, vam observar que les vocalitzacions de rates rarament provocaven respostes fortes en ACx, independentment de la freqüència òptima neuronal (BF), mentre que les vocalitzacions específiques del xenoempelt (per exemple, vocalitzacions d'ocells cantors o de conillets d'Índies) normalment obtenien tot el mapa tonal. Per tant, vam provar les respostes corticals a les vocalitzacions en conillets d'Índies (el xiulet utilitzat en 36 estava connectat a 1 s d'estímuls, presentats 25 vegades).

També podem personalitzar els components passius de radiofreqüència segons els vostres requisits. Podeu accedir a la pàgina de personalització per proporcionar les especificacions que necessiteu.
https://www.keenlion.com/customization/

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