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对移动电话通信的需求不断增加，导致无线技术（G）不断出现，这可能对生物系统产生不同的影响。为了测试这一点，我们让老鼠单头长期暴露在4G环境中进化（LTE）-1800 MHz电磁场（EMF）2小时。然后我们评估了脂多糖诱导的急性神经炎症对初级听觉皮层（ACx）小胶质细胞空间覆盖和电生理神经元活动的影响。ACx的平均SAR为0.5 W/kg。多单元录音显示，LTE-EMF 会引发对纯音和自然发声的反应强度降低，而中低频声阈值增加。Iba1 免疫组化显示无变化在小胶质细胞体和突起覆盖的区域。在健康大鼠中，相同的 LTE 暴露不会引起反应强度和声阈值的变化。我们的数据表明，急性神经炎症使神经元对 LTE-EMF 敏感，从而导致小鼠对声刺激的处理发生改变。 ACx。
由于无线通信的不断扩展，人类的电磁环境在过去三十年里发生了巨大的变化。目前，超过三分之二的人口被认为是移动电话（MP）用户。这项技术的大规模普及已经引发了人们对射频 (RF) 范围内的脉冲电磁场​​ (EMF) 潜在危险影响的担忧和争论，这些电磁场由 MP 或基站发射并对通信进行编码。这一公共卫生问题激发了许多致力于研究的实验研究研究射频吸收对生物组织的影响1。考虑到普遍使用 MP 时大脑与射频源的接近程度，其中一些研究寻找神经元网络活动和认知过程的变化。许多报道的研究都涉及脉冲的影响用于第二代 (2G) 全球移动通信系统 (GSM) 或宽带码分多址 (WCDMA)/第三代通用移动电信系统 (WCDMA/3G UMTS)2 ,3,4,5 的调制信号。 知之甚少关于第四代 (4G) 移动服务中使用的射频信号的影响，该服务依赖于称为长期演进 (LTE) 技术的全数字互联网协议技术。LTE 手机服务于 2011 年推出，全球预计将达到 66 亿部2022年1月LTE用户（GSMA：//gsacom.com）。与基于单载波调制方案的GSM（2G）和WCDMA（3G）系统相比，LTE使用正交频分复用（OFDM）作为基本信号格式6。在全球范围内，LTE 移动服务使用 450 至 3700 MHz 之间的一系列不同频段，包括 GSM 中也使用的 900 和 1800 MHz 频段。
RF 暴露影响生物过程的能力在很大程度上取决于以 W/kg 表示的比吸收率 (SAR)，它测量生物组织中吸收的能量。头部急性暴露于 2.573 GHz LTE 信号 30 分钟对身体的影响最近在健康人类志愿者中探索了全球神经元网络活动。使用静息态功能磁共振成像，观察到 LTE 暴露会引起自发的慢频率波动以及区域内或区域间连接的改变，而空间峰值 SAR 水平平均超过 10 g根据主题 7、8、9，组织估计在 0.42 至 1.52 W/kg 之间变化。类似暴露条件下的 EEG 分析（持续时间 30 分钟，使用代表性人体头部模型估计峰值 SAR 水平为 1.34 W/kg）证明α 和 β 波段的光谱功率和半球相干性降低。然而，另外两项基于 EEG 分析的研究发现，在 LTE 头部暴露 20 或 30 分钟（最大局部 SAR 水平设置为 2 W/kg 左右）时，要么没有检测到效果 11 或导致 α 波段的光谱功率降低，而通过斯特鲁普测试 12 评估的认知功能没有改变。脑电图或认知研究的结果也发现了显着差异，特别是针对 GSM 或 UMTS EMF 暴露的影响它们被认为是由方法设计和实验参数的变化引起的，包括信号类型和调制、暴露强度和持续时间，或者来自人类受试者在年龄、解剖学或性别方面的异质性。
到目前为止，很少有动物研究被用来确定暴露于 LTE 信号如何影响大脑功能。最近有报道称，发育中的小鼠从胚胎晚期到断奶的全身暴露（30 分钟/天，5 天/周，平均全身 SAR 为 0.5 或 1 W/kg）导致成年期运动和食欲行为改变14。成年大鼠重复全身暴露（每天 2 公顷，持续 6 周）被发现会诱发氧化应激并降低氧化应激的幅度。从视神经获得的视觉诱发电位，最大 SAR 估计低至 10 mW/kg15。
除了包括细胞和分子水平在内的多个尺度的分析之外，啮齿动物模型还可用于研究疾病期间射频暴露的影响，正如之前关注的急性神经炎症背景下的 GSM 或 WCDMA/3G UMTS EMF 一样。研究表明癫痫、神经退行性疾病或神经胶质瘤的影响 16,17,18,19,20。
注射脂多糖 (LPS) 的啮齿动物是急性神经炎症反应的经典临床前模型，与每年影响大多数人口的病毒或细菌引起的良性传染病相关。这种炎症状态会导致可逆性疾病和抑郁行为综合征，其特征为发烧、食欲不振和社交互动减少。小胶质细胞等驻留中枢神经系统吞噬细胞是这种神经炎症反应的关键效应细胞。用 LPS 治疗啮齿类动物会触发小胶质细胞的激活，其特征是重塑其形状和细胞过程以及转录组的深刻变化概况，包括编码促炎细胞因子或酶的基因上调，影响神经元网络活动 22、23、24。
研究 LPS 治疗大鼠头部单次暴露于 GSM-1800 MHz EMF 2 小时的影响，我们发现 GSM 信号传导会触发大脑皮层的细胞反应，影响基因表达、谷氨酸受体磷酸化、神经元元诱发放电和大脑皮层小胶质细胞的形态。在接受相同 GSM 暴露的健康大鼠中未检测到这些影响，表明 LPS 触发的神经炎症状态使 CNS 细胞对 GSM 信号敏感。重点关注 LPS 处理的听觉皮层 (ACx)在大鼠中，局部 SAR 平均为 1.55 W/kg，我们观察到 GSM 暴露导致小胶质细胞过程的长度或分支增加，以及纯音和自然刺激引起的神经元反应减少 28。
在当前的研究中，我们的目的是检查仅头部暴露于 LTE-1800 MHz 信号是否也会改变 ACx 中的小胶质细胞形态和神经元活动，从而将暴露的功率降低三分之二。我们在此表明​​ LTE 信号没有影响的小胶质细胞过程，但仍然引发 LPS 处理的大鼠 ACx 中声音诱发的皮层活动显着减少，SAR 值为 0.5 W/kg。
鉴于之前的证据表明暴露于 GSM-1800 MHz 会改变促炎条件下的小胶质细胞形态，我们研究了暴露于 LTE 信号后的这种影响。
成年大鼠在仅头部假暴露或暴露于 LTE-1800 MHz 之前 24 小时注射 LPS。暴露后，在大脑皮层中建立了 LPS 触发的神经炎症反应，如促炎基因的上调和皮质小胶质细胞形态的变化所示。 （图 1）。将 LTE 头暴露的功率设置为在 ACx 中获得 0.5 W/kg 的平均 SAR 水平（图 2）。为了确定 LPS 激活的小胶质细胞是否对 LTE EMF 做出响应，我们分析了染色的皮质切片用抗 Iba1 选择性标记这些细胞。如图 3a 所示，在假手术或 LTE 暴露后 3 至 4 小时固定的 ACx 切片中，小胶质细胞看起来非常相似，显示出 LPS 促炎引起的“致密样”细胞形态处理（图 1）。与缺乏形态学反应一致，定量图像分析显示 Iba1 的总面积（未配对 t 检验，p = 0.308）或面积（p = 0.196）和密度（p = 0.061）没有显着差异比较 LTE 大鼠与假暴露动物暴露于 Iba 1 染色细胞体时的免疫反应性（图 1）。 3b-d)。
LPS ip 注射对皮质小胶质细胞形态的影响。腹膜内注射 LPS 或媒介物（对照）24 小时后大脑皮质（背内侧区域）冠状切片中小胶质细胞的代表性视图。如前所述，用抗 Iba1 抗体对细胞进行染色.LPS促炎治疗导致小胶质细胞形态发生变化，包括近端增厚和细胞过程的短次级分支增加，导致“致密状”外观。比例尺：20 µm。
对暴露于 1800 MHz LTE 期间大鼠大脑中的比吸收率 (SAR) 进行剂量测定分析。使用先前描述的幻体大鼠和环形天线62的异质模型来评估大脑中的局部 SAR，具有 0.5 mm3 立方网格。(a)暴露环境下大鼠模型的全局视图，头部上方有环形天线，身体下方有金属导热垫（黄色）。(b) 0.5 mm3 空间分辨率下成人大脑中 SAR 值的分布。矢状部分中黑色轮廓界定的区域对应于分析小胶质细胞和神经元活动的初级听觉皮层。SAR 值的颜色编码刻度适用于图中所示的所有数值模拟。
LTE 或 Sham 暴露后，大鼠听觉皮层注射 LPS 的小胶质细胞。(a) Sham 或 LTE 暴露（暴露）后 3 至 4 小时，LPS 灌注的大鼠听觉皮层冠状切片中用抗 Iba1 抗体染色的小胶质细胞的代表性堆叠视图比例尺：20 µm。(bd) 假手术（空心点）或 LTE 暴露（暴露、黑点）后 3 至 4 小时对小胶质细胞进行形态测量评估。(b, c) 小胶质细胞标记物 Iba1 和 Iba1 的空间覆盖范围 (b) Iba1 阳性细胞体的面积 (c)。数据代表标准化为假手术暴露动物平均值的抗 Iba1 染色面积。(d) 抗 Iba1 染色的小胶质细胞体计数。假手术之间的差异 (n = 5)和 LTE (n = 6) 动物不显着（p > 0.05，未配对 t 检验）。框的顶部和底部、上方和下方的线分别代表第 25-75 个百分位数和第 5-95 个百分位数。平均值在框中标记为红色。
表 1 总结了四组大鼠（假手术组、暴露组、假手术组、暴露组）初级听觉皮层中获得的动物数量和多单元录音。在下面的结果中，我们包括了所有表现出显着频谱的录音时间感受野（STRF），即音调诱发反应比自发放电率高至少 6 个标准差（见表 1）。应用此标准，我们为 Sham 组选择了 266 条记录，为暴露组选择了 273 条记录，为暴露组选择了 299 条记录。 Sham-LPS 组有 295 条记录，暴露-LPS 组有 295 条记录。
在下面的段落中，我们将首先描述从频谱-时间感受野提取的参数（即对纯音的响应）和对异种特定发声的响应。然后我们将描述获得的频率响应区域的量化考虑到我们的实验设计中存在“嵌套数据”30，所有统计分析都是根据电极阵列中的位置数（表1最后一行）进行的，但下面描述的所有效果也是基于每组中的位置数。收集的多单元记录总数（表 1 中的第三行）。
图4a显示了LPS处理的Sham和暴露动物中获得的皮质神经元的最佳频率分布（BF，在75 dB SPL下引发最大响应）。两组中BF的频率范围从1 kHz扩展至36 kHz。 统计分析显示这些分布相似（卡方，p = 0.278），这表明可以在没有抽样偏差的情况下进行两组之间的比较。
LTE 暴露对 LPS 处理动物皮质反应量化参数的影响。(a) 暴露于 LTE（黑色）和假暴露于 LTE（白色）的 LPS 处理动物皮质神经元中的 BF 分布。两种分布。(bf) LTE 暴露对量化频谱时间感受野 (STRF) 参数的影响。STRF（总响应强度）和最佳响应强度均显着降低（*p < 0.05，未配对 t 检验）频率 (b,c)。响应持续时间、响应带宽和带宽常数 (df)。发声响应的强度和时间可靠性均降低 (g, h)。自发活动并未显着降低 (i)。(* p < 0.05，未配对 t 检验）。(j,k) LTE 暴露对皮质阈值的影响。与假暴露的大鼠相比，LTE 暴露的大鼠的平均阈值显着更高。这种影响在低和中更明显频率。
图 4b-f 显示了这些动物的 STRF 参数分布（红线表示的意思）。LTE 暴露对 LPS 处理动物的影响似乎表明神经元兴奋性下降。首先，总体反应强度和反应显着降低。与 Sham-LPS 动物相比，BF 较低（图 4b、c 未配对 t 检验，p = 0.0017；p = 0.0445）。同样，对交流声音的反应在反应强度和试验间可靠性方面均下降（图 4g） ，h；未配对 t 检验，p = 0.043）。自发活动减少，但这种影响并不显着（图 4i；p = 0.0745）。响应持续时间、调谐带宽和响应延迟不受 LTE 暴露的影响LPS 处理的动物（图 4d-f），表明 LPS 处理的动物中频率选择性和起始反应的精确度不受 LTE 暴露的影响。
接下来，我们评估了纯音皮层阈值是否因 LTE 暴露而改变。根据每次录音获得的频率响应区域 (FRA)，我们确定了每个频率的听觉阈值，并对两组动物的这些阈值进行了平均。图 4j 显示了平均值 ( ±sem）LPS处理大鼠的阈值从1.1到36kHz。比较假手术组和暴露组的听觉阈值显示，与假手术组动物相比，暴露组动物的阈值大幅增加（图4j），效果更明显更准确地说，在低频（< 2.25 kHz）下，高阈值 A1 神经元的比例增加，而低阈值和中阈值神经元的比例减少（卡方 = 43.85；p < 0.0001；图4k，左图）。在中频 (2.25 < Freq(kHz) < 11) 处观察到相同的效果：与未暴露组相比，具有中间阈值的皮质记录比例较高，而具有低阈值的神经元比例较小（卡方 = 71.17； p < 0.001；图 4k，中图）。高频神经元的阈值也存在显着差异（≥ 11 kHz，p = 0.0059）；低阈值神经元的比例减少，中高阈值神经元的比例增加（卡方 = 10.853；p = 0.04 图 4k，右图）。
图 5a 显示了在健康动物中假手术组和暴露组中获得的皮质神经元的最佳频率分布（BF，在 75 dB SPL 时引发最大响应）。统计分析表明，这两个分布相似（卡方，p = 0.157） ，表明两组之间的比较可以在没有抽样偏差的情况下进行。
LTE暴露对健康动物皮质反应量化参数的影响。(a)暴露于LTE（深蓝色）和假暴露于LTE（浅蓝色）的健康动物皮质神经元的BF分布。两者之间没有差异(bf) LTE 暴露对量化频谱时间感受野 (STRF) 参数的影响。STRF 和最佳频率 (b,c) 上的响应强度没有显着变化。响应略有增加持续时间（d），但响应带宽和带宽（e，f）没有变化。发声响应的强度和时间可靠性都没有变化（g，h）。自发活动（i）没有显着变化。 （*p < 0.05 未配对 t 检验）。(j,k) LTE 暴露对皮质阈值的影响。平均而言，与假暴露大鼠相比，LTE 暴露大鼠的阈值没有显着变化，但较高频率阈值略有变化暴露动物中较低。
图5b-f显示了代表两组STRF参数的分布和平均值（红线）的箱线图。在健康动物中，LTE暴露本身对STRF参数平均值影响不大。与Sham组（光与暴露组的深蓝色框相比），LTE 暴露既没有改变总响应强度，也没有改变 BF 的响应（图 5b、c；未配对 t 检验，分别为 p = 0.2176 和 p = 0.8696）。对频谱带宽和延迟也没有影响（分别为 p = 0.6764 和 p = 0.7129），但响应持续时间显着增加（p = 0.047）。对发声响应的强度也没有影响（图 5g） ，p = 0.4375）、这些反应的试验间可靠性（图 5h，p = 0.3412）和自发活动（图 5）.5i； p = 0.3256）。
图 5j 显示了健康大鼠从 1.1 到 36 kHz 的平均（± sem）阈值。除了高频（11-36 kHz）暴露动物的阈值稍低外，假手术大鼠和暴露大鼠之间没有显示显着差异。 （未配对 t 检验，p = 0.0083）。这种效应反映了这样一个事实：在暴露的动物中，在此频率范围内（卡方 = 18.312，p = 0.001；图 5k），具有低和中度的神经元稍微多一些。阈值（阈值高时神经元较少）。
总之，当健康动物暴露于 LTE 时，对纯音和发声等复杂声音的反应强度没有影响。此外，在健康动物中，暴露和假动物之间的皮质听觉阈值相似，而在 LPS 中在接受治疗的动物中，暴露于 LTE 会导致皮质阈值大幅增加，尤其是在低频和中频范围内。
我们的研究表明，在患有急性神经炎症的成年雄性大鼠中，暴露于局部 SARACx 为 0.5 W/kg 的 LTE-1800 MHz（参见方法）会导致主要通讯记录中声音诱发反应的强度显着降低。这些神经元活动的变化发生时，小胶质细胞过程覆盖的空间域范围没有任何明显的变化。在健康大鼠中没有观察到 LTE 对皮质诱发反应强度的影响。考虑到记录单元之间最佳频率分布的相似性在 LTE 暴露和假暴露动物中，神经元反应性的差异可归因于 LTE 信号的生物效应，而不是采样偏差（图 4a）。此外，LTE 中的响应延迟和频谱调谐带宽没有变化。暴露的大鼠表明，这些录音很可能是从相同的皮质层采样的，这些皮质层位于初级 ACx 而不是次级区域。
据我们所知，之前尚未报道过 LTE 信号对神经元反应的影响。然而，之前的研究已经记录了 GSM-1800 MHz 或 1800 MHz 连续波 (CW) 改变神经元兴奋性的能力，尽管存在显着差异，具体取决于实验方法。在暴露于 8.2 W/Kg SAR 水平的 1800 MHz CW 后不久，蜗牛神经节的记录显示触发动作电位和神经元调制的阈值降低。另一方面，原代神经元培养物中的尖峰和爆发活动衍生在 4.6 W/kg 的 SAR 下暴露于 GSM-1800 MHz 或 1800 MHz CW 15 分钟，可减少来自大鼠大脑的抑制。这种抑制在暴露后 30 分钟内仅部分可逆。在 SAR 下，实现了神经元的完全沉默。 9.2 W/kg。剂量反应分析表明，GSM-1800 MHz 在抑制突发活动方面比 1800 MHz CW 更有效，表明神经元反应依赖于 RF 信号调制。
在我们的设置中，在 2 小时仅头部暴露结束后 3 至 6 小时收集体内皮质诱发反应。在之前的一项研究中，我们研究了 GSM-1800 MHz 在 1.55 W/kg 的 SARACx 下的影响，发现没有对健康大鼠中声音诱发的皮质反应有显着影响。在这里，暴露于 0.5 W/kg SARACx 的 LTE-1800 对健康大鼠诱发的唯一显着影响是呈现纯音时反应持续时间略有增加。这种效应很难解释，因为它并不伴随着反应强度的增加，这表明在皮质神经元激发的动作电位总数相同的情况下，会发生这种更长的反应持续时间。一种解释可能是 LTE 暴露可能会降低一些抑制性中间神经元，因为据记载，在初级 ACx 前馈抑制中控制由兴奋性丘脑输入触发的锥体细胞反应的持续时间33,34,35,36,37。
相比之下，在受到 LPS 触发的神经炎症的大鼠中，LTE 暴露对声音诱发神经元放电的持续时间没有影响，但对诱发反应的强度有显着影响。事实上，与 LPS 中记录的神经元反应相比-假暴露的大鼠，暴露于 LTE 的 LPS 处理大鼠的神经元表现出反应强度的降低，在呈现纯音和自然发声时都观察到了这种效果。对纯音的反应强度的降低发生在没有频谱调谐带宽缩小了 75 dB，并且由于它发生在所有声音强度下，因此导致低频和中频皮质神经元的声阈值增加。
诱发反应强度的降低表明，在 LPS 处理的动物中，0.5 W/kg SARACx 的 LTE 信号传导效果与在三倍高 SARACx (1.55 W/kg) 28 下应用的 GSM-1800 MHz 的效果相似。 GSM 信号、头部暴露于 LTE-1800 MHz 可能会降低遭受 LPS 触发的神经炎症的大鼠 ACx 神经元的神经元兴奋性。与这一假设相符，我们还观察到神经元对发声反应的试验可靠性下降的趋势（图 4h）并减少自发活动（图4i）。然而，很难在体内确定LTE信号传导是否会降低神经元内在兴奋性或减少突触输入，从而控制ACx中的神经元反应。
首先，这些较弱的反应可能是由于暴露于 LTE 1800 MHz 后皮质细胞的兴奋性本质上降低所致。支持这一观点的是，当直接应用于大鼠皮质神经元的原代培养物时，GSM-1800 MHz 和 1800 MHz-CW 降低了突发活动SAR 水平分别为 3.2 W/kg 和 4.6 W/kg，但需要达到阈值 SAR 水平才能显着降低突发活动。提倡降低内在兴奋性，我们还观察到暴露动物的自发放电率低于假暴露动物动物。
其次，LTE 暴露还可能影响丘脑-皮质或皮质-皮质突触的突触传输。现在的大量记录表明，在听觉皮层中，频谱调谐的广度不仅由传入丘脑投射决定，而且皮质内连接还赋予额外的信息。皮层位点的光谱输入39,40。在我们的实验中，皮层 STRF 在暴露和假暴露动物中显示出相似的带宽这一事实间接表明 LTE 暴露的影响不会对皮层-皮层连接产生影响。这也表明更高的连接性在 SAR 暴露的其他皮质区域中，与 ACx 中测量的相比（图 2），可能不会导致此处报告的反应改变。
在这里，与 LPS 假暴露的动物相比，更大比例的 LPS 暴露的皮质记录显示出高阈值。鉴于有人提出皮质声学阈值主要由丘脑皮质突触的强度控制39,40，因此可以怀疑丘脑皮质传递因暴露而部分减少，无论是突触前水平（谷氨酸释放减少）还是突触后水平（受体数量或亲和力减少）。
与 GSM-1800 MHz 的影响类似，LTE 诱导的神经元反应改变发生在 LPS 触发的神经炎症的背景下，其特征是小胶质细胞反应。当前证据表明，小胶质细胞强烈影响正常和病理大脑中神经元网络的活动41,42 ,43.它们调节神经传递的能力不仅取决于它们产生的可能或可能限制神经传递的化合物的产生，而且还取决于它们细胞过程的高运动性。在大脑皮层中，神经元网络活动的增加和减少都会触发由于小胶质细胞突起的生长，小胶质细胞空间域快速扩张44,45。特别是，小胶质细胞突起在激活的丘脑皮质突触附近募集，并可以通过涉及小胶质细胞介导的局部腺苷产生的机制抑制兴奋性突触的活动。
在 LPS 处理的大鼠中，以 1.55 W/kg 的 SARACx 接受 GSM-1800 MHz 处理，ACx 神经元的活性降低，伴随着小胶质细胞突起的生长，以 ACx28 中显着的 Iba1 染色区域为标志。这一观察结果表明，小胶质细胞重塑是由GSM 暴露可以积极促进 GSM 引起的声音诱发神经元反应的减少。我们当前的研究在 LTE 头部暴露（SARACx 限制为 0.5 W/kg）的背景下反驳了这一假设，因为我们发现空间域没有增加然而，这并不排除 LTE 信号对 LPS 激活的小胶质细胞有任何影响，这可能反过来影响神经元活动。需要进一步的研究来回答这个问题并确定急性神经炎症改变神经元的机制对 LTE 信令的响应。
据我们所知，之前尚未研究过 LTE 信号对听觉处理的影响。我们之前的研究 26,28 和当前的研究表明，在急性炎症的情况下，头部单独暴露于 GSM-1800 MHz 或 LTE- 1800 MHz 导致 ACx 中神经元反应的功能改变，如听力阈值的增加所示。至少有两个主要原因，耳蜗功能不应受到我们的 LTE 暴露的影响。首先，如图所示的剂量测定研究2、SAR的最高水平（接近1W/kg）位于背内侧皮层（天线下方），并且随着人的侧向和侧向移动而大幅下降。头部的腹侧部分。可以估计在大鼠耳廓水平（耳道下方）约为 0.1 W/kg。 其次，当豚鼠耳朵在 GSM 900 MHz 下暴露 2 个月（5 天/周，1 小时/天，SAR 介于 1和 4 W/kg），发射和听觉脑干反应的失真产物耳声阈值的幅度没有可检测到的变化 47。此外，以 2 W/kg 的局部 SAR 重复头部暴露于 GSM 900 或 1800 MHz不影响健康大鼠的耳蜗外毛细胞功能48,49。这些结果与在人类中获得的数据相呼应，调查表明，接触 GSM 手机的 EMF 10 至 30 分钟，对听觉处理没有一致的影响，正如耳蜗50,51,52​或脑干水平53,54。
在我们的研究中，在暴露结束后 3 至 6 小时体内观察到了 LTE 触发的神经元放电变化。 在之前一项针对皮层背内侧部分的研究中，在暴露后 24 小时观察到的 GSM-1800 MHz 引起的几种影响没有被观察到。暴露后 72 小时可检测到的时间更长。这是由于小胶质细胞突起扩张、IL-1ß 基因下调和 AMPA 受体翻译后修饰所致。考虑到听觉皮层的 SAR 值较低（0.5W/kg）与背内侧区域（2.94W/kg26）相比，这里报告的神经元活动的变化似乎是短暂的。
我们的数据应考虑合格的 SAR 限值以及对手机用户大脑皮层实际 SAR 值的估计。当前用于保护公众的标准将局部头部或躯干的 SAR 限值设置为 2 W/kg暴露于 100 kHz 和 6 GHz RF 范围内的无线电频率。
使用不同的人体头部模型进行剂量模拟，以确定一般头部或手机通信期间头部不同组织的射频功率吸收。除了人体头部模型的多样性之外，这些模拟还强调了估计吸收能量方面的显着差异或不确定性大脑根据解剖学或组织学参数，如头骨的外部或内部形状、厚度或含水量。不同的头部组织根据年龄、性别或个人的不同而有很大差异56,57,58。此外，手机特征，例如天线的内部位置和手机相对于用户头部的位置，强烈影响大脑皮层中 SAR 值的水平和分布59,60。然而，考虑到报告的人体 SAR 分布大脑皮层是根据发射 1800 MHz 范围内的无线电频率的手机模型建立的58, 59, 60，看来人类听觉皮层达到的 SAR 水平仍然未充分应用人类大脑皮层的一半。我们的研究（ SARACx 0.5 W/kg）。因此，我们的数据不会挑战当前适用于公众的 SAR 值限制。
总之，我们的研究表明，仅头部暴露于 LTE-1800 MHz 会干扰皮质神经元对感觉刺激的神经元反应。与之前 GSM 信号传导影响的特征一致，我们的结果表明 LTE 信号传导的影响对神经元活动的影响因健康状况而异。急性神经炎症会使神经元对 LTE-1800 MHz 敏感，从而导致听觉刺激的皮质处理发生改变。
从 Janvier 实验室获得的 31 只成年雄性 Wistar 大鼠 55 天龄时的大脑皮层收集数据。将大鼠饲养在湿度 (50-55%) 和温度 (22-24 °C) 受控设施中，并配有灯光/12小时/12小时的黑暗周期（早上7:30开灯），可自由获取食物和水。所有实验均按照欧洲共同体理事会指令（2010/63/欧盟理事会指令），类似于神经科学学会神经科学研究中使用动物指南中描述的内容。该协议得到了巴黎南伦理委员会和中心的批准（CEEA N°59，项目 2014-25，国家协议 03729.02）使用该委员会于 2011 年 32 日和 2012 年 34 日验证的程序。
在 LPS 处理和暴露（或假暴露）LTE-EMF 之前，动物习惯于集落室至少 1 周。
22 只大鼠在 LTE 或假暴露前 24 小时腹膜内 (ip) 注射用无菌无内毒素等渗盐水稀释的大肠杆菌 LPS（250 µg/kg，血清型 0127:B8，SIGMA）（每组 n 例）。 = 11). 在 2 个月大的 Wistar 雄性大鼠中，这种 LPS 治疗会产生神经炎症反应，该反应在大脑皮层中通过多种促炎症基因（肿瘤坏死因子-α、白细胞介素 1ß、CCL2、NOX2、NOS2）进行标记。 LPS 注射后 24 小时后表达上调，包括编码 NOX2 酶和白细胞介素 1ß 的转录物水平分别增加 4 倍和 12 倍。在这个 24 小时时间点，皮质小胶质细胞表现出典型的“密集” LPS 触发的细胞促炎激活所预期的细胞形态（图 1），这与其他 LPS 触发的激活相反。细胞促炎激活对应于 24、61。
使用先前用于评估 GSM EMF26 效果的实验装置进行仅头部暴露于 LTE EMF。在注射 LPS（11 只动物）或未进行 LPS 治疗（5 只动物）后 24 小时进行 LTE 暴露。将动物轻度麻醉氯胺酮/赛拉嗪（氯胺酮 80 毫克/千克，腹腔注射；赛拉嗪 10 毫克/千克，腹腔注射），以防止动物移动并确保动物的头部位于发射 LTE 信号的环形天线中。 下面的重现位置。一半的大鼠来自同一笼子作为对照（22 只经过 LPS 预处理的大鼠中的 11 只假暴露动物）：将它们放置在环形天线下，并将 LTE 信号的能量设置为零。暴露动物和假暴露动物的重量相似（p = 0.558，未配对 t 检验，ns）。在整个实验过程中，所有麻醉动物均置于无金属加热垫上，以将其体温维持在 37°C 左右。与之前的实验一样，暴露时间设置为2小时。暴露后，将动物放在手术室的另一个加热垫上。对10只健康大鼠（未经LPS处理）应用相同的暴露程序，其中一半是来自同一笼子的假暴露（p = 0.694） 。
暴露系统与之前研究中描述的系统 25、62 类似，只是更换了射频发生器以生成 LTE 而不是 GSM 电磁场。简而言之，射频发生器（SMBV100A，3.2 GHz，Rohde & Schwarz，德国）发射LTE - 1800 MHz 电磁场连接到功率放大器（ZHL-4W-422+，Mini-Circuits，美国）、循环器（D3 1719-N，Sodhy，法国）、双向耦合器（CD D 1824-） 2, − 30 dB，Sodhy，法国）和四路功率分配器（DC D 0922-4N，Sodhy，法国），允许同时暴露四只动物。连接到双向耦合器的功率计（N1921A，Agilent，美国）允许连续测量和监控设备内的入射功率和反射功率。每个输出都连接到环形天线（Sama-Sistemi srl；罗马），从而能够部分暴露动物的头部。环形天线由带有两个金属的印刷电路组成线（介电常数 εr = 4.6）刻在绝缘环氧树脂基板上。该装置的一端由一根 1 毫米宽的电线组成，形成一个靠近动物头部的环。如之前的研究26,62 所示，比吸收率（ SAR）是使用数值大鼠模型和有限差分时域 (FDTD) 方法63,64,65 进行数值确定的。还使用 Luxtron 探针测量温升，在同质大鼠模型中通过实验确定了它们。在这种情况下，W 中的 SAR /kg 使用以下公式计算：SAR = C ΔT/Δt，其中 C 是热容量，单位为 J/(kg K)，ΔT 单位为 °K 和 Δt 温度变化，时间单位为秒。数值确定的 SAR 值​​与使用均质模型获得的实验 SAR 值进行比较，特别是在等效的大鼠大脑区域中。数值 SAR 测量值与实验检测到的 SAR 值之间的差异小于 30%。
图 2a 显示了大鼠模型中大鼠大脑中的 SAR 分布，与我们研究中使用的大鼠的体重和体型分布相匹配。大脑平均 SAR 为 0.37 ± 0.23 W/kg（平均值 ± SD）。环形天线正下方的皮层区域的 SAR 值最高。ACx 中的局部 SAR (SARACx) 为 0.50 ± 0.08 W/kg（平均值 ± SD）（图 2b）。由于暴露大鼠的体重为由于头部组织厚度的均匀性和差异可以忽略不计，因此预计一只暴露动物与另一只动物之间 ACx 或其他皮质区域的实际 SAR 非常相似。
暴露结束时，给动物补充额外剂量的氯胺酮（20 mg/kg，腹膜内）和赛拉嗪（4 mg/kg，腹膜内），直到捏紧后爪后观察不到反射性运动。局部麻醉剂（Xylocain 2） %) 被皮下注射到头骨上方的皮肤和颞肌中，并将动物放置在无金属加热系统上。将动物放置在立体定位框架中后，对左侧颞皮质进行开颅手术。先前的研究66，从顶骨和颞骨的交界处开始，开口宽9毫米，高5毫米。在双眼控制下小心地切除ACx上​​方的硬脑膜，不损伤血管。在手术结束时，底座采用牙科丙烯酸水泥制成，用于在记录过程中无创伤地固定动物头部。将支撑动物的立体定位框架放置在声学衰减室（IAC，型号 AC1）中。
数据从 20 只大鼠的初级听觉皮层的多单元记录中获得，其中包括 10 只用 LPS 预处理的动物。细胞外记录从 16 个钨电极（TDT，直径：33 µm，< 1 MΩ）阵列获得，该阵列由两个电极组成8 排电极，间隔 1000 µm（同一排电极之间 350 µm）。在颞骨和对侧硬脑膜之间插入用于接地的银线（直径：300 µm）。原发 ACx 的估计位置为 4前囟后-7毫米，颞上缝腹侧3毫米。原始信号放大10,000倍（TDT Medusa），然后由多通道数据采集系统（RX5，TDT）处理。从每个电极收集的信号过滤（610–10,000 Hz）以提取多单元活动（MUA）。为每个电极仔细设置触发水平（由对暴露或假暴露状态不知情的合著者）仔细设置，以从信号中选择最大的动作电位。离线检查波形表明，这里收集的 MUA 由电极附近 3 至 6 个神经元产生的动作电位组成。 在每个实验开始时，我们设置电极阵列的位置，使两排 8 个电极当在喙方向执行时，可以对神经元进行从低频到高频响应的采样。
声学刺激在 Matlab 中生成，传输到基于 RP2.1 的声音传输系统 (TDT) 并发送到 Fostex 扬声器 (FE87E)。扬声器放置在距大鼠右耳 2 厘米处，在此距离扬声器产生平坦的声音140 Hz 至 36 kHz 之间的频谱 (± 3 dB)。使用 Bruel 和 Kjaer 麦克风 4133 记录的噪声和纯音执行扬声器校准，该麦克风 4133 耦合到前置放大器 B&K 2169 和数字录音机 Marantz PMD671。频谱时间感受野 (STRF) ）是使用 97 个伽玛音频率确定的，覆盖 8 个（0.14–36 kHz）八度音阶，以 4.15 Hz 75 dB SPL 的随机顺序呈现。频率响应区域 (FRA) 使用相同的音调集确定，并呈现在2 Hz 的随机顺序，声压级从 75 到 5 dB。每个频率在每个强度下出现八次。
还评估了对自然刺激的反应。在之前的研究中，我们观察到，无论神经元最佳频率（BF）如何，大鼠发声很少引起 ACx 强烈反应，而异种移植特异性（例如鸣禽或豚鼠发声）通常会引起 ACx 强烈反应。因此，我们测试了豚鼠的皮层对发声的反应（36中使用的口哨与1秒的刺激相连，出现25次）。

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