Notícias

Obrigado por visitar Nature.com. A versão do navegador que você está usando tem suporte limitado para CSS. Para uma melhor experiência, recomendamos que você use um navegador atualizado (ou desative o modo de compatibilidade no Internet Explorer). Enquanto isso, para garantir suporte contínuo, exibiremos o site sem estilos e JavaScript.
A crescente demanda por comunicação por telefonia móvel levou ao surgimento contínuo de tecnologias sem fio (G), que podem ter impactos diferentes nos sistemas biológicos. Para testar isso, expusemos ratos a uma única exposição da cabeça a um campo eletromagnético (EMF) de evolução de longo prazo (LTE) 4G de 1800 MHz por 2 horas. Em seguida, avaliamos o efeito da neuroinflamação aguda induzida por lipopolissacarídeos na cobertura espacial da microglia e na atividade neuronal eletrofisiológica no córtex auditivo primário (ACx). O SAR médio no ACx é de 0,5 W/kg. Gravações multiunitárias mostram que o LTE-EMF desencadeia uma redução na intensidade da resposta a tons puros e vocalizações naturais, enquanto um aumento no limiar acústico para frequências baixas e médias. A imuno-histoquímica Iba1 não mostrou alterações na área coberta por corpos e processos microgliais. Em ratos saudáveis, a mesma exposição ao LTE não induziu alterações na intensidade da resposta e nos limiares acústicos. Nossos dados demonstram que a neuroinflamação aguda sensibiliza os neurônios ao LTE-EMF, resultando em processamento alterado de estímulos acústicos no ACx.
O ambiente eletromagnético da humanidade mudou drasticamente nas últimas três décadas devido à expansão contínua das comunicações sem fio. Atualmente, mais de dois terços da população são considerados usuários de telefones celulares (MP). A disseminação em larga escala dessa tecnologia gerou preocupações e debates sobre os efeitos potencialmente perigosos dos campos eletromagnéticos pulsados ​​(EMFs) na faixa de radiofrequência (RF), que são emitidos por MPs ou estações base e codificam as comunicações. Essa questão de saúde pública inspirou uma série de estudos experimentais dedicados à investigação dos efeitos da absorção de radiofrequência em tecidos biológicos1. Alguns desses estudos procuraram mudanças na atividade da rede neuronal e nos processos cognitivos, dada a proximidade do cérebro às fontes de RF sob o uso generalizado de MP. Muitos estudos relatados abordam os efeitos dos sinais modulados por pulso usados ​​no sistema global de comunicações móveis (GSM) de segunda geração (2G) ou sistemas de acesso múltiplo por divisão de código de banda larga (WCDMA)/sistemas universais de telecomunicações móveis de terceira geração (WCDMA/3G UMTS)2,3,4,5. Pouco se sabe sobre os efeitos dos sinais de radiofrequência usados ​​na quarta geração (4G) serviços móveis, que dependem de uma tecnologia de protocolo de Internet totalmente digital chamada tecnologia Long Term Evolution (LTE). Lançado em 2011, o serviço de aparelhos LTE deve atingir 6,6 bilhões de assinantes LTE globais em janeiro de 2022 (GSMA: //gsacom.com). Comparado aos sistemas GSM (2G) e WCDMA (3G) baseados em esquemas de modulação de portadora única, o LTE usa a Multiplexação por Divisão de Frequência Ortogonal (OFDM) como formato de sinal básico6. Em todo o mundo, os serviços móveis LTE usam uma variedade de diferentes faixas de frequência entre 450 e 3700 MHz, incluindo as faixas de 900 e 1800 MHz também usadas no GSM.
A capacidade da exposição à RF de afetar processos biológicos é amplamente determinada pela taxa de absorção específica (SAR) expressa em W/kg, que mede a energia absorvida no tecido biológico. Os efeitos da exposição aguda de 30 minutos da cabeça a sinais LTE de 2,573 GHz na atividade da rede neuronal global foram recentemente explorados em voluntários humanos saudáveis. Usando fMRI em estado de repouso, observou-se que a exposição à LTE pode induzir flutuações espontâneas de frequência lenta e alterações na conectividade intra ou inter-regional, enquanto os níveis de pico de SAR espacial com média de 10 g de tecido foram estimados para variar entre 0,42 e 1,52 W/kg, de acordo com os tópicos 7, 8, 9. A análise de EEG sob condições de exposição semelhantes (duração de 30 min, nível de pico de SAR estimado de 1,34 W/kg usando um modelo representativo de cabeça humana) demonstrou potência espectral reduzida e coerência hemisférica nas bandas alfa e beta. No entanto, dois outros estudos baseados na análise de EEG descobriram que 20 ou 30 minutos de exposição da cabeça à LTE, com SAR local máximo níveis definidos em torno de 2 W/kg, não tiveram efeito detectável11 ou resultaram em potência espectral na banda alfa diminuída, enquanto a cognição não mudou na função avaliada com o teste de Stroop 12 . Diferenças significativas também foram encontradas nos resultados de EEG ou estudos cognitivos que analisaram especificamente os efeitos da exposição a EMF GSM ou UMTS. Acredita-se que elas surjam de variações no design do método e nos parâmetros experimentais, incluindo tipo e modulação do sinal, intensidade e duração da exposição, ou da heterogeneidade em indivíduos humanos com relação à idade, anatomia ou gênero.
Até o momento, poucos estudos em animais foram usados ​​para determinar como a exposição à sinalização LTE afeta a função cerebral. Foi relatado recentemente que a exposição sistêmica de camundongos em desenvolvimento, do estágio embrionário tardio ao desmame (30 min/dia, 5 dias/semana, com uma SAR média de corpo inteiro de 0,5 ou 1 W/kg) resultou em comportamentos motores e de apetite alterados na idade adulta 14. Descobriu-se que a exposição sistêmica repetida (2 ha por dia durante 6 semanas) em ratos adultos induziu estresse oxidativo e reduziu a amplitude dos potenciais visuais evocados obtidos do nervo óptico, com uma SAR máxima estimada em apenas 10 mW/kg15.
Além da análise em múltiplas escalas, incluindo os níveis celular e molecular, modelos com roedores podem ser usados ​​para estudar os efeitos da exposição à RF durante doenças, como anteriormente focado em campos eletromagnéticos GSM ou WCDMA/3G UMTS no contexto de neuroinflamação aguda. Estudos demonstraram os efeitos de convulsões, doenças neurodegenerativas ou gliomas 16,17,18,19,20.
Roedores injetados com lipopolissacarídeos (LPS) são um modelo pré-clínico clássico de respostas neuroinflamatórias agudas associadas a doenças infecciosas benignas causadas por vírus ou bactérias que afetam a maioria da população a cada ano. Esse estado inflamatório leva a uma doença reversível e síndrome comportamental depressiva caracterizada por febre, perda de apetite e interação social reduzida. Os fagócitos residentes do SNC, como a microglia, são células efetoras essenciais dessa resposta neuroinflamatória. O tratamento de roedores com LPS desencadeia a ativação da microglia caracterizada pela remodelação de sua forma e processos celulares e mudanças profundas no perfil do transcriptoma, incluindo a regulação positiva de genes que codificam citocinas ou enzimas pró-inflamatórias, que afetam as redes neuronais. Atividades 22, 23, 24.
Estudando os efeitos de uma única exposição de 2 horas na cabeça ao EMF GSM-1800 MHz em ratos tratados com LPS, descobrimos que a sinalização GSM desencadeia respostas celulares no córtex cerebral, afetando a expressão gênica, a fosforilação do receptor de glutamato, o disparo evocado por Meta neuronal e a morfologia da microglia no córtex cerebral. Esses efeitos não foram detectados em ratos saudáveis ​​que receberam a mesma exposição ao GSM, sugerindo que o estado neuroinflamatório desencadeado por LPS sensibiliza as células do SNC à sinalização GSM. Com foco no córtex auditivo (ACx) de ratos tratados com LPS, onde o SAR local teve uma média de 1,55 W/kg, observamos que a exposição ao GSM resultou em um aumento no comprimento ou ramificação dos processos microgliais e uma diminuição nas respostas neuronais evocadas por tons puros e .Natural Stimulation 28.
No estudo atual, objetivamos examinar se a exposição somente da cabeça aos sinais LTE-1800 MHz também poderia alterar a morfologia microglial e a atividade neuronal no ACx, reduzindo o poder da exposição em dois terços. Mostramos aqui que a sinalização LTE não teve efeito nos processos microgliais, mas ainda desencadeou uma redução significativa na atividade cortical evocada por som no ACx de ratos tratados com LPS com um valor de SAR de 0,5 W/kg.
Dadas as evidências anteriores de que a exposição ao GSM-1800 MHz alterou a morfologia microglial em condições pró-inflamatórias, investigamos esse efeito após a exposição à sinalização LTE.
Ratos adultos foram injetados com LPS 24 horas antes da exposição simulada apenas à cabeça ou à exposição a LTE-1800 MHz. Após a exposição, respostas neuroinflamatórias desencadeadas por LPS foram estabelecidas no córtex cerebral, conforme demonstrado pela regulação positiva de genes pró-inflamatórios e alterações na morfologia da microglia cortical (Figura 1). A potência exposta pela cabeça do LTE foi ajustada para obter um nível médio de SAR de 0,5 W/kg em ACx (Figura 2). Para determinar se a microglia ativada por LPS respondia à EMF de LTE, analisamos secções corticais coradas com anti-Iba1 que marcava seletivamente essas células. Conforme mostrado na Figura 3a, em secções de ACx fixadas 3 a 4 horas após a exposição simulada ou LTE, a microglia parecia notavelmente semelhante, apresentando uma morfologia celular "densa" induzida pelo tratamento pró-inflamatório com LPS (Figura 1). Consistente com a ausência de respostas morfológicas, a análise quantitativa de imagens não revelou diferenças significativas na área total (teste t não pareado, p = 0,308) ou área (p = 0,196) e densidade (p = 0,061) da imunorreatividade de Iba1 ao comparar a exposição a corpos celulares corados com Iba 1 em ratos LTE versus animais expostos de forma simulada (Fig. 3b-d).
Efeitos da injeção ip de LPS na morfologia da microglia cortical. Visão representativa da microglia em uma seção coronal do córtex cerebral (região dorsomedial) 24 horas após a injeção intraperitoneal de LPS ou veículo (controle). As células foram coradas com anticorpo anti-Iba1, conforme descrito anteriormente. O tratamento pró-inflamatório com LPS resultou em alterações na morfologia da microglia, incluindo espessamento proximal e aumento de ramos secundários curtos de processos celulares, resultando em uma aparência "densa". Barra de escala: 20 µm.
Análise dosimétrica da taxa de absorção específica (SAR) no cérebro de ratos durante exposição a LTE de 1800 MHz. Um modelo heterogêneo previamente descrito de rato fantasma e antena de loop62 foi usado para avaliar a SAR local no cérebro, com uma grade cúbica de 0,5 mm3. (a) Visão global de um modelo de rato em um cenário de exposição com uma antena de loop acima da cabeça e uma almofada térmica metálica (amarela) abaixo do corpo. (b) Distribuição dos valores de SAR no cérebro adulto com resolução espacial de 0,5 mm3. A área delimitada pelo contorno preto na seção sagital corresponde ao córtex auditivo primário, onde a atividade microglial e neuronal é analisada. A escala codificada por cores dos valores de SAR se aplica a todas as simulações numéricas mostradas na figura.
Microglia injetada com LPS no córtex auditivo de ratos após exposição a LTE ou Sham. (a) Visão empilhada representativa da microglia corada com anticorpo anti-Iba1 em cortes coronais do córtex auditivo de ratos perfundidos com LPS 3 a 4 horas após exposição a Sham ou LTE (exposição). Barra de escala: 20 µm. (bd) Avaliação morfométrica da microglia 3 a 4 horas após exposição a sham (pontos abertos) ou LTE (exposta, pontos pretos). (b, c) Cobertura espacial (b) do marcador de microglia Iba1 e áreas de corpos celulares positivos para Iba1 (c). Os dados representam a área de coloração anti-Iba1 normalizada para a média de animais expostos a Sham. (d) Contagem de corpos celulares da microglia corados com anti-Iba1. As diferenças entre os animais Sham (n = 5) e LTE (n = 6) não foram significativas (p > 0,05, teste t não pareado). parte superior e inferior da caixa, as linhas superior e inferior representam o percentil 25-75 e o percentil 5-95, respectivamente. O valor médio é marcado em vermelho na caixa.
A Tabela 1 resume os números de animais e gravações multiunitárias obtidas no córtex auditivo primário de quatro grupos de ratos (Sham, Exposed, Sham-LPS, Exposed-LPS). Nos resultados abaixo, incluímos todas as gravações que exibem um campo receptivo temporal espectral significativo (STRF), ou seja, respostas evocadas por tom pelo menos 6 desvios-padrão maiores do que as taxas de disparo espontâneo (ver Tabela 1). Aplicando esse critério, selecionamos 266 registros para o grupo Sham, 273 registros para o grupo Exposed, 299 registros para o grupo Sham-LPS e 295 registros para o grupo Exposed-LPS.
Nos parágrafos seguintes, descreveremos primeiramente os parâmetros extraídos do campo receptivo espectral-temporal (ou seja, a resposta a tons puros) e a resposta a vocalizações específicas xenogênicas. Em seguida, descreveremos a quantificação da área de resposta em frequência obtida para cada grupo. Considerando a presença de "dados aninhados"30 em nosso delineamento experimental, todas as análises estatísticas foram realizadas com base no número de posições no conjunto de eletrodos (última linha da Tabela 1), mas todos os efeitos descritos abaixo também foram baseados no número de posições em cada grupo. Número total de gravações multiunitárias coletadas (terceira linha da Tabela 1).
A Figura 4a mostra a distribuição de frequência ótima (BF, provocando resposta máxima a 75 dB SPL) de neurônios corticais obtidos em animais Sham tratados com LPS e expostos. A faixa de frequência de BF em ambos os grupos foi estendida de 1 kHz a 36 kHz. A análise estatística mostrou que essas distribuições eram semelhantes (qui-quadrado, p = 0,278), sugerindo que as comparações entre os dois grupos poderiam ser feitas sem viés de amostragem.
Efeitos da exposição a LTE em parâmetros quantificados de respostas corticais em animais tratados com LPS. (a) Distribuição de BF em neurônios corticais de animais tratados com LPS expostos a LTE (preto) e expostos a LTE de forma simulada (branco). Não há diferença entre as duas distribuições. (bf) O efeito da exposição a LTE em parâmetros que quantificam o campo receptivo temporal espectral (STRF). A força da resposta foi significativamente reduzida (*p < 0,05, teste t não pareado) tanto em STRF (força de resposta total) quanto em frequências ótimas (b, c). Duração da resposta, largura de banda da resposta e constante de largura de banda (df). Tanto a força quanto a confiabilidade temporal das respostas a vocalizações foram reduzidas (g, h). A atividade espontânea não foi significativamente reduzida (i). (*p < 0,05, teste t não pareado). (j, k) Efeitos da exposição a LTE em limiares corticais. Os limiares médios foram significativamente maiores em ratos expostos a LTE em comparação com ratos expostos a forma simulada. Esse efeito é mais pronunciado em as frequências baixas e médias.
As Figuras 4b-f mostram a distribuição dos parâmetros derivados do STRF para esses animais (médias indicadas por linhas vermelhas). Os efeitos da exposição ao LTE em animais tratados com LPS pareceram indicar diminuição da excitabilidade neuronal. Primeiro, a intensidade geral da resposta e as respostas foram significativamente menores em BF em comparação com animais Sham-LPS (Fig. 4b,c teste t não pareado, p = 0,0017; e p = 0,0445). Da mesma forma, as respostas aos sons de comunicação diminuíram tanto na força da resposta quanto na confiabilidade entre os ensaios (Fig. 4g,h; teste t não pareado, p = 0,043). A atividade espontânea foi reduzida, mas esse efeito não foi significativo (Fig. 4i; p = 0,0745). A duração da resposta, a largura de banda de sintonia e a latência da resposta não foram afetadas pela exposição ao LTE em animais tratados com LPS (Fig. 4d–f), indicando que a seletividade de frequência e a precisão das respostas de início não foram afetadas pela exposição ao LTE em animais tratados com LPS.
Em seguida, avaliamos se os limiares corticais de tom puro foram alterados pela exposição LTE. A partir da área de resposta de frequência (FRA) obtida de cada gravação, determinamos os limiares auditivos para cada frequência e calculamos a média desses limiares para ambos os grupos de animais. A Figura 4j mostra os limiares médios (± sem) de 1,1 a 36 kHz em ratos tratados com LPS. A comparação dos limiares auditivos dos grupos Sham e Exposto mostrou um aumento substancial nos limiares em animais expostos em comparação com animais Sham (Fig. 4j), um efeito que foi mais pronunciado em frequências baixas e médias. Mais precisamente, em frequências baixas (< 2,25 kHz), a proporção de neurônios A1 com alto limiar aumentou, enquanto a proporção de neurônios de baixo e médio limiar diminuiu (qui-quadrado = 43,85; p < 0,0001; Fig. 4k, Figura à esquerda). O mesmo efeito foi observado na frequência média (2,25 < Freq(kHz) < 11): uma maior proporção de gravações corticais com limiares intermediários e uma menor proporção de neurônios com limiares baixos em comparação ao grupo não exposto (qui-quadrado = 71,17; p < 0,001; Figura 4k, painel do meio). Houve também uma diferença significativa no limiar para neurônios de alta frequência (≥ 11 kHz, p = 0,0059); a proporção de neurônios de limiar baixo diminuiu e a proporção de limiar médio-alto aumentou (qui-quadrado = 10,853; p = 0,04 Figura 4k, painel direito).
A Figura 5a mostra a distribuição de frequência ótima (BF, provocando resposta máxima a 75 dB SPL) de neurônios corticais obtidos em animais saudáveis ​​para os grupos Sham e Exposto. A análise estatística mostrou que as duas distribuições eram semelhantes (qui-quadrado, p = 0,157), sugerindo que as comparações entre os dois grupos poderiam ser feitas sem viés de amostragem.
Efeitos da exposição a LTE em parâmetros quantificados de respostas corticais em animais saudáveis. (a) Distribuição de BF em neurônios corticais de animais saudáveis ​​expostos a LTE (azul escuro) e expostos de forma simulada a LTE (azul claro). Não há diferença entre as duas distribuições. (bf) O efeito da exposição a LTE em parâmetros que quantificam o campo receptivo temporal espectral (STRF). Não houve alteração significativa na intensidade da resposta entre o STRF e as frequências ótimas (b, c). Há um ligeiro aumento na duração da resposta (d), mas nenhuma alteração na largura de banda e largura de banda da resposta (e, f). Nem a força nem a confiabilidade temporal das respostas às vocalizações mudaram (g, h). Não houve alteração significativa na atividade espontânea (i). (*p < 0,05 teste t não pareado). (j, k) Efeitos da exposição a LTE em limiares corticais. Em média, os limiares não foram significativamente alterados em ratos expostos a LTE em comparação com ratos expostos a forma simulada, mas limiares de frequência mais altos foram ligeiramente menores em animais expostos.
As Figuras 5b-f mostram boxplots representando a distribuição e a média (linha vermelha) dos parâmetros derivados dos dois conjuntos de STRFs. Em animais saudáveis, a exposição ao LTE em si teve pouco efeito no valor médio dos parâmetros do STRF. Comparado ao grupo Sham (caixas azul claro vs. azul escuro para o grupo exposto), a exposição ao LTE não alterou nem a intensidade total da resposta nem a resposta do BF (Fig. 5b,c; teste t não pareado, p = 0,2176 e p = 0,8696, respectivamente). Também não houve efeito na largura de banda espectral e na latência (p = 0,6764 e p = 0,7129, respectivamente), mas houve um aumento significativo na duração da resposta (p = 0,047). Também não houve efeito na força das respostas de vocalização (Fig. 5g, p = 0,4375), na confiabilidade entre ensaios dessas respostas (Fig. 5h, p = 0,3412) e na atividade espontânea (Fig. 5).5i; p = 0,3256).
A Figura 5j mostra os limiares médios (± sem) de 1,1 a 36 kHz em ratos saudáveis. Não foi observada diferença significativa entre ratos simulados e expostos, exceto por um limiar ligeiramente menor em animais expostos em altas frequências (11–36 kHz) (teste t não pareado, p = 0,0083). Esse efeito reflete o fato de que em animais expostos, nessa faixa de frequência (qui-quadrado = 18,312, p = 0,001; Fig. 5k), havia um pouco mais neurônios com limiares baixo e médio (enquanto em limiares altos havia menos neurônios).
Em conclusão, quando animais saudáveis ​​foram expostos ao LTE, não houve efeito na intensidade da resposta a tons puros e sons complexos, como vocalizações. Além disso, em animais saudáveis, os limiares auditivos corticais foram semelhantes entre os animais expostos e simulados, enquanto nos animais tratados com LPS, a exposição ao LTE resultou em um aumento substancial nos limiares corticais, especialmente na faixa de frequência baixa e média.
Nosso estudo mostrou que em ratos machos adultos sofrendo neuroinflamação aguda, a exposição a LTE-1800 MHz com um SARACx local de 0,5 W/kg (ver Métodos) resultou em uma redução significativa na intensidade das respostas evocadas por som em gravações primárias de comunicação. Essas mudanças na atividade neuronal ocorreram sem qualquer mudança aparente na extensão do domínio espacial coberto por processos microgliais. Esse efeito de LTE na intensidade das respostas evocadas corticais não foi observado em ratos saudáveis. Considerando a similaridade na distribuição de frequência ideal entre unidades de gravação em animais expostos a LTE e expostos a simulação, as diferenças na reatividade neuronal podem ser atribuídas a efeitos biológicos de sinais de LTE em vez de viés de amostragem (Fig. 4a). Além disso, a ausência de mudanças na latência de resposta e na largura de banda de sintonia espectral em ratos expostos a LTE sugere que, muito provavelmente, essas gravações foram amostradas das mesmas camadas corticais, que estão localizadas no ACx primário em vez de regiões secundárias.
Até onde sabemos, o efeito da sinalização LTE nas respostas neuronais não foi relatado anteriormente. No entanto, estudos anteriores documentaram a capacidade do GSM-1800 MHz ou da onda contínua (CW) de 1800 MHz de alterar a excitabilidade neuronal, embora com diferenças significativas dependendo da abordagem experimental. Logo após a exposição a 1800 MHz CW a um nível de SAR de 8,2 W/Kg, as gravações dos gânglios de caracol mostraram limiares diminuídos para o disparo de potenciais de ação e modulação neuronal. Por outro lado, a atividade de pico e explosão em culturas neuronais primárias derivadas do cérebro de rato foi reduzida pela exposição ao GSM-1800 MHz ou 1800 MHz CW por 15 minutos a um SAR de 4,6 W/kg. Essa inibição foi apenas parcialmente reversível dentro de 30 minutos de exposição. O silenciamento completo dos neurônios foi alcançado a um SAR de 9,2 W/kg. A análise dose-resposta mostrou que o GSM-1800 MHz foi mais eficaz do que 1800 MHz CW na supressão da atividade de explosão, sugerindo que as respostas neuronais dependem da modulação do sinal de RF.
Em nosso ambiente, as respostas evocadas corticais foram coletadas in vivo de 3 a 6 horas após o término da exposição de 2 horas apenas à cabeça. Em um estudo anterior, investigamos o efeito do GSM-1800 MHz em SARACx de 1,55 W/kg e não encontramos efeito significativo nas respostas corticais evocadas por som em ratos saudáveis. Aqui, o único efeito significativo evocado em ratos saudáveis ​​pela exposição ao LTE-1800 a 0,5 W/kg SARACx foi um ligeiro aumento na duração da resposta após a apresentação de tons puros. Esse efeito é difícil de explicar porque não é acompanhado por um aumento na intensidade da resposta, sugerindo que essa maior duração da resposta ocorre com o mesmo número total de potenciais de ação disparados por neurônios corticais. Uma explicação pode ser que a exposição ao LTE pode reduzir a atividade de alguns interneurônios inibitórios, pois foi documentado que na inibição primária do ACx por feedforward controla a duração das respostas das células piramidais desencadeadas pela entrada talâmica excitatória33,34, 35, 36, 37.
Em contraste, em ratos submetidos à neuroinflamação desencadeada por LPS, a exposição ao LTE não teve efeito na duração do disparo neuronal evocado pelo som, mas efeitos significativos foram detectados na força das respostas evocadas. De fato, em comparação com as respostas neuronais registradas em ratos expostos a LPS simulado, os neurônios em ratos tratados com LPS expostos ao LTE exibiram uma redução na intensidade de suas respostas, um efeito observado tanto ao apresentar tons puros quanto vocalizações naturais. A redução na intensidade da resposta a tons puros ocorreu sem um estreitamento da largura de banda de sintonia espectral de 75 dB e, como ocorreu em todas as intensidades sonoras, resultou em um aumento nos limiares acústicos dos neurônios corticais em frequências baixas e médias.
A redução na força da resposta evocada indicou que o efeito da sinalização LTE em SARACx de 0,5 W/kg em animais tratados com LPS foi semelhante ao de GSM-1800 MHz aplicado em SARACx três vezes maior (1,55 W/kg) 28 . Quanto à sinalização GSM, a exposição da cabeça a LTE-1800 MHz pode reduzir a excitabilidade neuronal em neurônios ACx de rato submetidos à neuroinflamação desencadeada por LPS. Em consonância com essa hipótese, também observamos uma tendência à diminuição da confiabilidade do teste de respostas neuronais à vocalização (Fig. 4h) e diminuição da atividade espontânea (Fig. 4i). No entanto, tem sido difícil determinar in vivo se a sinalização LTE reduz a excitabilidade intrínseca neuronal ou reduz a entrada sináptica, controlando assim as respostas neuronais em ACx.
Primeiro, essas respostas mais fracas podem ser devidas à excitabilidade intrinsecamente reduzida das células corticais após a exposição ao LTE 1800 MHz. Apoiando essa ideia, o GSM-1800 MHz e o 1800 MHz-CW reduziram a atividade de explosão quando aplicados diretamente a culturas primárias de neurônios corticais de ratos com níveis de SAR de 3,2 W/kg e 4,6 W/kg, respectivamente, mas um nível limite de SAR foi necessário para reduzir significativamente a atividade de explosão. Defendendo a excitabilidade intrínseca reduzida, também observamos taxas mais baixas de disparo espontâneo em animais expostos do que em animais expostos de forma simulada.
Em segundo lugar, a exposição ao LTE também pode afetar a transmissão sináptica das sinapses tálamo-corticais ou córtico-corticais. Numerosos registros agora mostram que, no córtex auditivo, a amplitude da sintonia espectral não é determinada unicamente por projeções talâmicas aferentes, mas que as conexões intracorticais conferem entrada espectral adicional aos locais corticais39,40. Em nossos experimentos, o fato de o STRF cortical ter mostrado larguras de banda semelhantes em animais expostos e expostos de forma simulada sugeriu indiretamente que os efeitos da exposição ao LTE não foram efeitos na conectividade córtico-cortical. Isso também sugere que uma conectividade maior em outras regiões corticais expostas no SAR do que a medida no ACx (Fig. 2) pode não ser responsável pelas respostas alteradas relatadas aqui.
Aqui, uma proporção maior de gravações corticais expostas a LPS apresentaram limiares altos em comparação aos animais expostos a LPS simulado. Dado que foi proposto que o limiar acústico cortical é controlado principalmente pela força da sinapse tálamo-cortical39,40, pode-se suspeitar que a transmissão tálamo-cortical seja parcialmente reduzida pela exposição, seja em nível pré-sináptico (liberação reduzida de glutamato) ou pós-sináptico (número reduzido de receptores ou afinidade).
Semelhante aos efeitos do GSM-1800 MHz, as respostas neuronais alteradas induzidas por LTE ocorreram no contexto de neuroinflamação desencadeada por LPS, caracterizada por respostas microgliais. Evidências atuais sugerem que a microglia influencia fortemente a atividade das redes neuronais em cérebros normais e patológicos41,42,43. Sua capacidade de modular a neurotransmissão depende não apenas da produção de compostos que produzem, que podem ou não limitar a neurotransmissão, mas também da alta motilidade de seus processos celulares. No córtex cerebral, tanto o aumento quanto a diminuição da atividade das redes neuronais desencadeiam a rápida expansão do domínio espacial microglial devido ao crescimento dos processos microgliais44,45. Em particular, as protrusões microgliais são recrutadas perto de sinapses talamocorticais ativadas e podem inibir a atividade de sinapses excitatórias por meio de mecanismos que envolvem a produção local de adenosina mediada pela microglia.
Em ratos tratados com LPS submetidos a GSM-1800 MHz com SARACx a 1,55 W/kg, ocorreu diminuição da atividade dos neurônios ACx com o crescimento dos processos microgliais marcados por áreas significativas coradas com Iba1 no aumento de ACx28. Essa observação sugere que a remodelação microglial desencadeada pela exposição ao GSM pode contribuir ativamente para a redução induzida pelo GSM nas respostas neuronais evocadas por som. Nosso estudo atual argumenta contra essa hipótese no contexto da exposição da cabeça ao LTE com SARACx limitado a 0,5 W/kg, pois não encontramos aumento no domínio espacial coberto pelos processos microgliais. No entanto, isso não descarta qualquer efeito da sinalização LTE na microglia ativada por LPS, o que pode, por sua vez, afetar a atividade neuronal. Mais estudos são necessários para responder a essa pergunta e determinar os mecanismos pelos quais a neuroinflamação aguda altera as respostas neuronais à sinalização LTE.
Até onde sabemos, o efeito dos sinais LTE no processamento auditivo não foi estudado antes. Nossos estudos anteriores 26,28 e o estudo atual mostraram que, no contexto de inflamação aguda, a exposição da cabeça sozinha a GSM-1800 MHz ou LTE-1800 MHz resultou em alterações funcionais nas respostas neuronais no ACx, conforme demonstrado pelo aumento no limiar auditivo. Por pelo menos duas razões principais, a função coclear não deve ser afetada por nossa exposição a LTE. Primeiro, como mostrado no estudo de dosimetria mostrado na Figura 2, os níveis mais altos de SAR (próximos a 1 W/kg) estão localizados no córtex dorsomedial (abaixo da antena) e diminuem substancialmente à medida que se move mais lateralmente e lateralmente. A parte ventral da cabeça. Pode ser estimado em cerca de 0,1 W/kg no nível do pavilhão auricular do rato (abaixo do canal auditivo). Segundo, quando as orelhas de porquinhos-da-índia foram expostas por 2 meses a GSM 900 MHz (5 dias/semana, 1 hora/dia, SAR entre 1 e 4 W/kg), não houve alterações detectáveis ​​na magnitude do produto de distorção Limiares otoacústicos para Respostas de Emissão e Tronco Cerebral Auditivo 47. Além disso, a exposição repetida da cabeça a GSM 900 ou 1800 MHz em um SAR local de 2 W/kg não afetou a função das células ciliadas externas da cóclea em ratos saudáveis48,49. Esses resultados ecoam dados obtidos em humanos, onde investigações mostraram que a exposição de 10 a 30 minutos a CEM de telefones celulares GSM não tem efeito consistente no processamento auditivo avaliado no nível coclear50,51,52 ou do tronco cerebral53,54.
Em nosso estudo, alterações no disparo neuronal desencadeadas por LTE foram observadas in vivo de 3 a 6 horas após o término da exposição. Em um estudo anterior na parte dorsomedial do córtex, vários efeitos induzidos por GSM-1800 MHz observados 24 horas após a exposição não foram mais detectáveis ​​72 horas após a exposição. Esse é o caso da expansão dos processos microgliais, da regulação negativa do gene IL-1ß e da modificação pós-traducional dos receptores AMPA. Considerando que o córtex auditivo tem um valor de SAR menor (0,5 W/kg) do que a região dorsomedial (2,94 W/kg26), as alterações na atividade neuronal relatadas aqui parecem ser transitórias.
Nossos dados devem levar em consideração os limites de SAR qualificadores e as estimativas dos valores reais de SAR alcançados no córtex cerebral de usuários de telefones celulares. Os padrões atuais usados ​​para proteger o público definem o limite de SAR em 2 W/kg para exposição localizada da cabeça ou do tronco a radiofrequências na faixa de RF de 100 kHz e 6 GHz.
Simulações de dose foram realizadas usando diferentes modelos de cabeça humana para determinar a absorção de energia de RF em diferentes tecidos da cabeça durante a comunicação geral da cabeça ou por telefone celular. Além da diversidade de modelos de cabeça humana, essas simulações destacam diferenças ou incertezas significativas na estimativa da energia absorvida pelo cérebro com base em parâmetros anatômicos ou histológicos, como o formato externo ou interno do crânio, espessura ou conteúdo de água. Diferentes tecidos da cabeça variam amplamente de acordo com a idade, sexo ou indivíduo 56,57,58. Além disso, as características do telefone celular, como a localização interna da antena e a posição do telefone celular em relação à cabeça do usuário, influenciam fortemente o nível e a distribuição dos valores de SAR no córtex cerebral 59,60. No entanto, considerando as distribuições de SAR relatadas no córtex cerebral humano, que foram estabelecidas a partir de modelos de telefone celular que emitem radiofrequências na faixa de 1800 MHz 58, 59, 60, parece que os níveis de SAR alcançados no córtex auditivo humano ainda estão subaplicados à metade do córtex cerebral humano. Nosso estudo (SARACx 0,5 W/kg). Portanto, nossos dados não desafiam os limites atuais dos valores de SAR aplicáveis ​​ao público.
Em conclusão, nosso estudo mostra que uma única exposição da cabeça ao LTE-1800 MHz interfere nas respostas neuronais dos neurônios corticais aos estímulos sensoriais. Consistente com caracterizações anteriores dos efeitos da sinalização GSM, nossos resultados sugerem que os efeitos da sinalização LTE na atividade neuronal variam de acordo com o estado de saúde. A neuroinflamação aguda sensibiliza os neurônios ao LTE-1800 MHz, resultando em processamento cortical alterado de estímulos auditivos.
Os dados foram coletados aos 55 dias de idade do córtex cerebral de 31 ratos Wistar machos adultos obtidos no laboratório Janvier. Os ratos foram alojados em uma instalação com umidade (50-55%) e temperatura (22-24 °C) controladas com um ciclo claro/escuro de 12 h/12 ​​h (luzes acesas às 7h30) com livre acesso a comida e água. Todos os experimentos foram realizados de acordo com as diretrizes estabelecidas pela Diretiva do Conselho das Comunidades Europeias (Diretiva do Conselho 2010/63/EU), que são semelhantes às descritas nas Diretrizes da Sociedade de Neurociências para o Uso de Animais em Pesquisa em Neurociências. Este protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética Paris-Sud e Centre (CEEA N°59, Projeto 2014-25, Protocolo Nacional 03729.02) usando procedimentos validados por este comitê 32-2011 e 34-2012.
Os animais foram habituados às câmaras de colônia por pelo menos 1 semana antes do tratamento com LPS e exposição (ou exposição simulada) ao LTE-EMF.
Vinte e dois ratos foram injetados intraperitonealmente (ip) com LPS de E. coli (250 µg/kg, sorotipo 0127:B8, SIGMA) diluído com solução salina isotônica estéril livre de endotoxina 24 horas antes da LTE ou exposição simulada (n por grupo). = 11). Em ratos Wistar machos de 2 meses de idade, este tratamento com LPS produz uma resposta neuroinflamatória marcada no córtex cerebral por vários genes pró-inflamatórios (fator de necrose tumoral alfa, interleucina 1ß, CCL2, NOX2 e NOS2), que foram regulados positivamente 24 horas após a injeção de LPS, incluindo um aumento de 4 e 12 vezes nos níveis de transcritos que codificam a enzima NOX2 e a interleucina 1ß, respectivamente. Nesse ponto de 24 horas, a microglia cortical exibiu a típica morfologia celular "densa" esperada pela ativação pró-inflamatória de células desencadeada por LPS (Figura 1), o que contrasta com a ativação desencadeada por outros genes por LPS. A ativação pró-inflamatória celular corresponde a 24, 61.
A exposição somente da cabeça ao LTE EMF foi realizada usando a configuração experimental usada anteriormente para avaliar o efeito do GSM EMF26. A exposição ao LTE foi realizada 24 horas após a injeção de LPS (11 animais) ou nenhum tratamento com LPS (5 animais). Os animais foram levemente anestesiados com cetamina/xilazina (cetamina 80 mg/kg, ip; xilazina 10 mg/kg, ip) antes da exposição para evitar movimento e para garantir que a cabeça do animal estivesse na antena de loop que emitia o sinal LTE. Local reproduzível abaixo. Metade dos ratos da mesma gaiola serviu como controle (11 animais expostos à simulação, de 22 ratos pré-tratados com LPS): eles foram colocados sob a antena de loop e a energia do sinal LTE foi zerada. Os pesos dos animais expostos e da simulação foram semelhantes (p = 0,558, teste t não pareado, ns). Todos os animais anestesiados foram colocados em uma almofada de aquecimento sem metal para manter sua temperatura corporal. em torno de 37°C durante todo o experimento. Assim como nos experimentos anteriores, o tempo de exposição foi definido para 2 horas. Após a exposição, coloque o animal em outra almofada térmica na sala de cirurgia. O mesmo procedimento de exposição foi aplicado a 10 ratos saudáveis ​​(não tratados com LPS), metade dos quais foram expostos de forma simulada na mesma gaiola (p = 0,694).
O sistema de exposição foi semelhante aos sistemas 25, 62 descritos em estudos anteriores, com o gerador de radiofrequência substituído para gerar campos eletromagnéticos LTE em vez de GSM. Resumidamente, um gerador de RF (SMBV100A, 3,2 GHz, Rohde & Schwarz, Alemanha) emitindo um campo eletromagnético LTE - 1800 MHz foi conectado a um amplificador de potência (ZHL-4W-422+, Mini-Circuits, EUA), um circulador (D3 1719-N, Sodhy, França), um acoplador bidirecional (CD D 1824-2, − 30 dB, Sodhy, França) e um divisor de potência de quatro vias (DC D 0922-4N, Sodhy, França), permitindo a exposição simultânea de quatro animais. Um medidor de potência (N1921A, Agilent, EUA) conectado a um acoplador bidirecional permitiu a medição e o monitoramento contínuos da potência incidente e refletida dentro do dispositivo. Cada saída foi conectada a uma antena de loop (Sama-Sistemi srl; Roma), permitindo a exposição parcial da cabeça do animal. A antena de loop consiste em um circuito impresso com duas linhas metálicas (constante dielétrica εr = 4,6) gravadas em um substrato isolante de epóxi. Em uma extremidade, o dispositivo consiste em um fio de 1 mm de largura formando um anel colocado próximo à cabeça do animal. Como em estudos anteriores26,62, a taxa de absorção específica (SAR) foi determinada numericamente usando um modelo numérico de rato e um método de domínio de tempo de diferença finita (FDTD)63,64,65. Eles também foram determinados experimentalmente em um modelo homogêneo de rato usando sondas Luxtron para medir o aumento da temperatura. Neste caso, a SAR em W/kg é calculada usando a fórmula: SAR = C ΔT/Δt, onde C é a capacidade térmica em J/(kg K), ΔT, em °K e Δt Mudança de temperatura, tempo em segundos. Os valores de SAR determinados numericamente foram comparados com os valores experimentais de SAR obtidos usando um modelo homogêneo, especialmente em regiões equivalentes do cérebro de ratos. A diferença entre as medições numéricas de SAR e os valores de SAR detectados experimentalmente é inferior a 30%.
A Figura 2a mostra a distribuição de SAR no cérebro do rato no modelo de rato, que corresponde à distribuição em termos de peso corporal e tamanho dos ratos usados ​​em nosso estudo. A SAR média do cérebro foi de 0,37 ± 0,23 W/kg (média ± DP). Os valores de SAR são mais altos na área cortical logo abaixo da antena de loop. A SAR local no ACx (SARACx) foi de 0,50 ± 0,08 W/kg (média ± DP) (Fig. 2b). Como os pesos corporais dos ratos expostos são homogêneos e as diferenças na espessura do tecido da cabeça são insignificantes, espera-se que a SAR real do ACx ou de outras áreas corticais seja muito semelhante entre um animal exposto e outro.
No final da exposição, os animais foram suplementados com doses adicionais de cetamina (20 mg/kg, ip) e xilazina (4 mg/kg, ip) até que nenhum movimento reflexo fosse observado após a pinça da pata traseira. Um anestésico local (xilocaína 2%) foi injetado subcutaneamente na pele e no músculo temporal acima do crânio, e os animais foram colocados em um sistema de aquecimento sem metal. Após colocar o animal na estrutura estereotáxica, uma craniotomia foi realizada sobre o córtex temporal esquerdo. Como em nosso estudo anterior66, partindo da junção dos ossos parietal e temporal, a abertura tinha 9 mm de largura e 5 mm de altura. A dura acima do ACx foi cuidadosamente removida sob controle binocular sem danificar os vasos sanguíneos. No final do procedimento, uma base foi construída em cimento acrílico odontológico para fixação atraumática da cabeça do animal durante a gravação. Coloque a estrutura estereotáxica apoiando o animal em uma câmara de atenuação acústica (IAC, modelo AC1).
Os dados foram obtidos de gravações multiunitárias no córtex auditivo primário de 20 ratos, incluindo 10 animais pré-tratados com LPS. As gravações extracelulares foram obtidas de um conjunto de 16 eletrodos de tungstênio (TDT, ø: 33 µm, < 1 MΩ) consistindo em duas fileiras de 8 eletrodos espaçados de 1000 µm (350 µm entre os eletrodos na mesma fileira). Um fio de prata (ø: 300 µm) para aterramento foi inserido entre o osso temporal e a dura-máter contralateral. A localização estimada do ACx primário é de 4 a 7 mm posterior ao bregma e 3 mm ventral à sutura supratemporal. O sinal bruto foi amplificado 10.000 vezes (TDT Medusa) e então processado por um sistema de aquisição de dados multicanal (RX5, TDT). Os sinais coletados de cada eletrodo foram filtrados (610–10.000 Hz) para extrair atividade multiunitária (MUA). Os níveis de gatilho foram cuidadosamente definidos para cada eletrodo (por coautores cegos aos estados expostos ou simulados) para selecionar o maior potencial de ação do sinal. A inspeção on-line e off-line das formas de onda mostrou que o MUA coletado aqui consistia em potenciais de ação gerados por 3 a 6 neurônios próximos aos eletrodos. No início de cada experimento, definimos a posição do conjunto de eletrodos de modo que duas fileiras de oito eletrodos pudessem amostrar neurônios, de respostas de baixa a alta frequência quando realizadas na orientação rostral.
Estímulos acústicos foram gerados em Matlab, transmitidos para um sistema de entrega de som (TDT) baseado em RP2.1 e enviados para um alto-falante Fostex (FE87E). O alto-falante foi colocado a 2 cm da orelha direita do rato, distância na qual o alto-falante produziu um espectro de frequência plano (± 3 dB) entre 140 Hz e 36 kHz. A calibração do alto-falante foi realizada usando ruído e tons puros gravados com um microfone Bruel e Kjaer 4133 acoplado a um pré-amplificador B&K 2169 e gravador digital Marantz PMD671. O Campo Receptivo Espectral de Tempo (STRF) foi determinado usando 97 frequências de tons gama, cobrindo 8 oitavas (0,14–36 kHz), apresentadas em ordem aleatória a 75 dB SPL a 4,15 Hz. A Área de Resposta de Frequência (FRA) é determinada usando o mesmo conjunto de tons e apresentada em ordem aleatória a 2 Hz de 75 a 5 dB SPL. Cada frequência é apresentada oito vezes em cada intensidade.
As respostas a estímulos naturais também foram avaliadas. Em estudos anteriores, observamos que as vocalizações de ratos raramente provocavam respostas fortes em ACx, independentemente da frequência neuronal ótima (BF), enquanto as específicas do xenoenxerto (por exemplo, vocalizações de pássaros canoros ou porquinhos-da-índia) normalmente O mapa de tons inteiro. Portanto, testamos respostas corticais a vocalizações em porquinhos-da-índia (o apito usado em 36 foi conectado a 1 s de estímulos, apresentados 25 vezes).

Também podemos personalizar os componentes passivos de RF de acordo com suas necessidades. Você pode acessar a página de personalização para fornecer as especificações necessárias.
https://www.keenlion.com/customization/

E-mail:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com