眨眼條件反射過程中PFC事件相關(guān)電位變化及860MHz電磁輻射對其影響.pdf

1、目的和方法：
　　 學(xué)習(xí)、記憶是腦的高級神經(jīng)活動,是認(rèn)知活動的組成部分,也是重要的智力因素。經(jīng)典的眨眼條件反射(classical eyeblink conditioning,EBCC)一直被廣泛應(yīng)用于學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)機制研究。長期以來,大量的研究主要集中在海馬和小腦在眨眼條件反射中的作用,并已經(jīng)明確海馬和小腦參與眨眼條件反射的神經(jīng)機制。前額葉(prefrontalcortex,PFC)是大腦皮層發(fā)育最晚的一個腦區(qū),結(jié)構(gòu)上也最晚

2、成熟。前額葉在意識、思維、邏輯推理、行為計劃組織、工作記憶及注意力調(diào)節(jié)等腦的高級功能中均起關(guān)鍵作用。近年來,前額葉在眨眼條件反射中作用研究已經(jīng)成為了神經(jīng)領(lǐng)域中的熱點。一直認(rèn)為,CS-US時間間隔為0ms的延遲性眨眼條件反射只與小腦及腦干核團(tuán)有關(guān),CS-US時間間隔大于0ms的痕跡性眨眼條件反射可能與前額葉、海馬等前腦結(jié)構(gòu)有關(guān)。但近期的研究發(fā)現(xiàn),對前額葉進(jìn)行電刺激,延遲性眨眼CR的表達(dá)受到抑制;代謝研究也發(fā)現(xiàn),前額葉在延遲性眨眼CR中活化

3、部位明顯多于痕跡性眨眼CR中活化部位。這些研究為前額葉在眨眼條件反射中的作用及參與機制提出了新的問題。
　　 另一方面,隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展和信息化程度的不斷提高,人們暴露于電磁輻射的機會與日俱增,其影響也越來越受到重視,已經(jīng)成為近年來研究的熱點。在各系統(tǒng)中,中樞神經(jīng)系統(tǒng)作為電磁輻射的高度敏感靶部位,其受到電磁輻射后特別是手機電磁輻射產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)已經(jīng)成為研究重點。目前,國內(nèi)外已有的工作對于海馬在電磁輻射過程中的形態(tài)和功能變

4、化已經(jīng)有一些討論,但關(guān)于電磁輻射對前額葉的影響研究則非常少見。
　　 腦功能的正常發(fā)揮與腦電活動的正常的是密不可分的。事件相關(guān)電位(event relatedpotential,ERP)是腦功能發(fā)揮的內(nèi)在表現(xiàn),主要反映選擇性注意力、大腦處理信息能力和短期記憶能力等高級功能。事件相關(guān)電位峰峰幅度能夠有效地反映局部神經(jīng)活動的同步程度以及調(diào)幅變化,以及前額葉神經(jīng)元活性水平和該腦區(qū)資源投入情況[29-30]。
　　 為了明確前額

5、葉在CS-US時間間隔不同的經(jīng)典眨眼條件反射中的作用及可能機制,以及電磁輻射對前額葉的影響;本研究采用行為學(xué)研究結(jié)合電生理研究技術(shù),探討以下兩個部分:(1)建立豚鼠不同CS-US間隔的經(jīng)典眨眼條件反射,并同步記錄了前額葉在這些不同的學(xué)習(xí)記憶過程中的事件相關(guān)電位活動情況。(2)建立了豚鼠聽覺分辨眨眼條件模型,使用頻率為860MHz、功率密度為1.5mw/cm2的微波電磁輻射作用于已成功習(xí)得聽覺分辨眨眼條件反射的豚鼠3天,每天輻照12小時;

6、觀察微波照射前后相應(yīng)的行為學(xué)變化以及同步記錄的前額葉事件相關(guān)電位變化。
　　 結(jié)果
　　 1.前額葉在不同CS-US間隔的經(jīng)典眨眼條件反射中的作用在CS-US時間間隔分別為0ms、100ms和500ms的眨眼條件反射中(即DEBC組、TEBC100組和TEBC500組),豚鼠最先習(xí)得DEBC,隨后習(xí)得TEBC100,最晚習(xí)得TEBC500。此外,通過對各組的前額葉ERP結(jié)果統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),DEBC和TEBC100組的CR前期E

7、RP峰峰幅度隨訓(xùn)練時間的增加而增加,而TEBC500組的ERP峰峰幅度則沒有類似變化。
　　 2.860MHz電磁輻射對聽覺分辨眨眼條件反射及前額葉ERP的影響
　　 頻率為860MHz、功率密度為1.5mw/cm2的微波電磁輻射作用于已成功習(xí)得聽覺分辨眨眼條件反射的豚鼠3天,每天輻照12小時后;豚鼠的眨眼CR習(xí)得率在處理第1天顯著降低,眨眼CR幅度在處理第1、2天顯著降低;豚鼠前額葉事件相關(guān)電位波幅在處理3天內(nèi)均比處理

8、前顯著的降低。
　　 結(jié)論
　　 1.CS-US時間間隔越短,豚鼠越容易習(xí)得眨眼CR;CS-US時間間隔越長,豚鼠越難習(xí)得眨眼CR。這是由于CS和US重疊時,小腦與腦干核團(tuán)的活動足以完成眨眼CR,前額葉神經(jīng)元活性增加可能是在該模型中起調(diào)節(jié)作用。CS和US分離時,需要前額葉作為橋梁連接二者以完成眨眼CR,從而動用前額葉腦區(qū)參與該過程;然而,當(dāng)CS和US之間的時間間隔過長且遠(yuǎn)大于CS時長,前額葉則較少的參與這一聯(lián)系,而有可能

9、更多需要海馬等其它前腦結(jié)構(gòu)參與CS和US的信號聯(lián)系以及學(xué)習(xí)記憶過程。
　　 2.860MHz、1.5mw/cm2的微波電磁輻射對豚鼠的聽覺分辨眨眼條件反射和前額葉活動均有影響。行為學(xué)觀察指標(biāo)建立在豚鼠整體水平,有代償或者自身調(diào)節(jié)功能,且電磁輻射的生物學(xué)效應(yīng)復(fù)雜,因而行為學(xué)結(jié)果有部分并沒有變化。事件相關(guān)電位能有效地反映局部神經(jīng)活動的同步程度,以及前額葉神經(jīng)元活性水平和該腦區(qū)資源投入情況;其結(jié)果反映經(jīng)過上述劑量微波照射后,前額葉神經(jīng)