915MHz微波电磁辐射对大鼠食饵迷宫试验影响的研究-行业权威-中国防辐射网-http://www.emfchina.com

摘要：

目的
研究915MHz微波电磁辐射对断乳鼠学习记忆能力的影响。

方法
雄性Wistar大鼠（50-90克）全身暴露于不同强度915MHz微波电磁辐射（0 V/m，30V/m, 60V/m），每天暴露2h，每周暴露5d、连续暴露6w，通过食饵迷宫试验和水迷宫试验研究915MHz微波电磁辐射对断乳鼠学习和记忆能力影响。

结果
915MHz微波电磁辐射暴露3周及暴露6周时，与假暴露组相比暴露组大鼠食饵迷宫训练错误率及总训练用时增加（p<0.05 或p<0.01）； 30V/m微波暴露组总训练用时与暴露前无显著差异，而60V/m微波暴露组总训练用时与暴露前相比明显延长（p<0.01）；而假暴露组的训练用时则明显缩短（p<0.01）；水迷宫试验总的学习时间延长（p<0.05）。

结论
随着915MHz微波电磁辐射暴露剂量的加大及暴露时间的增加，Wistar大鼠断乳鼠的学习和记忆能力显著减退，即存在一定的剂量/时间－反应关系。

关键词：微波；电磁辐射；大鼠；学习记忆

915MHz Electromagnetic Fields Effects on Learning and Memory

of the Immature Wistar Rats

Wang Qiang, Cao Zhaojin, Zhang Shuzhen, Wang Yan

National Institute for Environmental Health and Related Product Safety , China CDC

Beijing　100021 , China

Abstract: Objective To investigate the biological effects of 915MHz electromagnetic fields on learning and memory of the immature Wistar rats（50-90g）. Methods Male Wistar rats（50-90g）were exposed to 915MHz electromagnetic fields 2 hours per day for 5 days a week in 6 weeks, the intensities of the EMF exposure were 0V/m, 30V/m, and 60V/m. Bait maze and water maze were used to measure the ability of learning and memory.　Results For 3 weeks & 6 weeks of 915 MHz EMF exposure, the error times and span of training of bait maze had been seen significantly difference in the exposed and the sham exposed rats（p<0.05, or p<0.01）; the training span of the exposed rats with the intensity of 30V/m had no significant difference with different period of exposure, while training span of the exposed rats with the intensity of 60V/m had been found significantly increased (p<0.01), the training span of the sham shortened with the course of experiment（p<0.01）; water maze experiments also showed that the exposed (60V/m) had spent longer training span than the sham exposed（p<0.05）. Conclusion 915MHz microwave EMF exposure of 30V/m and 60V/m might have some biological effects on the learning and memory of immature male rats, and there is a trend of dose-response relationship.

Key words: microwaves; electromagnetic fields; rat; memory and learning.

随着通讯技术的快速发展，手机不仅成为成年人的一种时尚，而且已经成为青少年的聊天玩具。目前各国现行的电磁辐射暴露限值的制订原则均是为了防止出现充分已知而且证据确凿的健康影响，仅是为了防止出现急性伤害而并没有考虑手机辐射的长期影响。由于手机在儿童中的广泛应用，手机辐射对儿童健康的潜在影响已经引起社会各界的广泛关注。儿童的中枢神经系统正在发育过程中，比成人对电磁场敏感性更高；儿童使用手机的特殊方式（如电话聊天、上网、发送文字信息）等，使儿童手机电磁辐射累积暴露量更高，因而推测电磁场对儿童的健康影响更加复杂。为评估儿童对极低频及射频电磁场的敏感性，世界卫生组织（WHO）于2004年6月在土耳其伊斯坦布尔举办了专题学术会议，但是见于研究资料的稀缺，尤其是关于手机对儿童健康影响资料的匮乏，建议当务之急应开展射频电磁场对于儿童认知能力及脑肿瘤影响的调查研究^[1]。手机频率一般为900MHz及1800MHz，利用电磁辐射选频测量仪（SMR-3000）检测表明手机的频率一般在880～940MHz之间，尤以915MHz最普遍，因而本研究设计通过动物模型对915MHz微波电磁辐射对断乳鼠学习记忆能力的影响进行研究，探讨手机电磁辐射可能对儿童认知能力的影响。

1. 材料与方法

1.1 仪器设备

实验动物电磁辐射暴露系统（智能化电磁辐射实验动物暴露系统）由科技部课题科研仪器升级改造项目资助完成，并通过科技部组织的项目论证。

暴露鼠笼及迷宫（自制，详见图片）。

图1　GTEM电磁辐射暴露系统动物暴露舱

图2 食饵迷宫

1.2 实验分组

健康雄性Wistar大鼠（2级清洁动物），体重50克～90克，由军事医学科学院实验动物中心提供。实验设立假暴露组（Sham）和微波辐射暴露组，依随机数字表对实验动物进行分组，每组23只大鼠。微波辐射对动物认知能力的影响一般未见性别差异，为防止意外合笼，本研究只选择雄性动物作为研究对象。

假暴露组微波辐射强度为0 V/m，其他条件与暴露组相同；暴露组微波辐射强度分别为30V/m（0.239mW/cm²，与一般手机水平辐射水平相当^[2]），和60 V/m（0.955mW/cm²）。

1.3 动物暴露

分别将大鼠装入可透射电磁波的自制鼠笼（由塑料矿泉水瓶改制），依据GTEM暴露舱电磁波强度分布特征和电磁辐射SAR计量影响因素将大鼠放置在场强均匀处，全身暴露于915MHz连续微波辐射，每天暴露2h，每周暴露5d、连续暴露 6w，暴露组微波辐射强度分别为30 V/m和60 V/m，假暴露组除微波辐射强度为0 V/m外，其他条件与微波暴露组相同。

动物暴露系统暴露舱（GTEM）内的环境温度和湿度由空调和加湿器进行调控，模拟动物房的饲养条件，控制温度为（20±2）℃，控制相对湿度为（50±10）%。

1.4 食饵迷宫试验

在食饵迷宫试验中大鼠的学习任务是要正确选择迷宫路径并获取食饵。实验前大鼠禁食 16h，并在实验前使大鼠熟悉迷宫装置，消除其在迷宫中的精神紧张感。训练时先将大鼠放在迷宫的起始点，饥饿驱使大鼠在迷宫中寻觅，通过适当途径找到食饵并进食，在大鼠得到食饵10～20s后，再将其放回起始点进行下一次训练。训练以大鼠通过适当途径获取食饵记为正确，如在到达通向食饵放置处的最后一条小巷之前大鼠调头回转，则记为错误。在训练过程中如大鼠能够连续10次做出正确选择则判定大鼠获得记忆。分别于微波电磁辐射暴露前、暴露第3周末及暴露第6 周末进行食饵迷宫试验，记录大鼠在形成记忆过程中所需的训练次数和训练时间、训练中出现的错误次数及错误率。上述食饵迷宫试验采用盲法。

1.5 水迷宫试验

在水迷宫试验中大鼠的学习任务是通过选择适当的迷宫路径寻找到安全台。水迷宫设计为E 型迷宫，通道内水深20cm，水温（20±1）℃。在迷宫通道的一个终端放一高出水面1.0cm的安全台。实验时将动物放在水迷宫的起始点，大鼠被迫开始在水中游泳，在登上安全台并休息30s后，再将大鼠放回起始点进行下一次训练，以连续9次路线正确，径直登上安全台为实验终点。微波电磁辐射暴露结束后（第7周）进行水迷宫试验，准确记录大鼠从放入水中到登上安全台的时间和路线。

1.6 统计分析

食饵迷宫试验以大鼠形成记忆的总耗时、总训练次数和错误次数及错误率为观察指标；水迷宫试验以大鼠达到标准所需学习次数和总学习时间来评价其学习和记忆能力，实验结果用SAS 8.2统计软件进行单因素方差分析（ANOVA）。

2. 结果

2.1 915MHz微波电磁辐射对大鼠体重影响

分别于微波电磁辐射暴露前1周、微波暴露第3周末及微波暴露第6周末记录大鼠的体重，各观察组大鼠体重动态变化如表1。

表1915MHz微波电磁辐射暴露前后大鼠体重动态变化（n=23）

Table 1. Dynamic weight of rats at different periods of exposure（915MHz CW, ANOVA）

组别 group	数量 N	剂量（V/m） Intensity	平均体重（xˉ ±SD） Avrg. weight (g)
			暴露前 0 week	暴露第3周末 3^rd weekend	暴露第6周末 6^th weekend
假暴露组 Sham 暴露组1 Exposed A 暴露组2 Exposed B	23 23 23	0 30 60	73.604±6.127 71.634±6.205 73.400±6.362	168.087±12.679 188.535±10.351^* 197.996±12.697^**	328.504±18.439 326.800±14.396 341.021±20.306^*

注：经方差分析及Dunnett检验，*与假暴露组相比p<0.05； **与假暴露组相比p<0.01。

如表1所示，微波暴露使大鼠体重增长显著加快（p<0.05或p<0.01）。

2.2915MHz微波电磁辐射对大鼠学习记忆影响

2.2.1食饵迷宫试验结果

分别于微波电磁辐射暴露前、微波电磁辐射暴露第3周末、微波电磁辐射暴露第6周末及微波电磁辐射暴露结束后第2周末进行食饵迷宫试验，记录大鼠在形成记忆过程中所需的训练次数和训练时间、训练中出现的错误次数及错误率。食饵迷宫试验结果详见表2～表7。

表2　微波电磁辐射暴露前食饵迷宫试验结果（n=23）

Table 2. Maze result of food bait before microwave exposure（ANOVA）

组别 group	数量 N	剂量（V/m） Intensity	训练次数 Training （xˉ ±SD）	错误次数 Error （xˉ ±SD）	错误率 Error%	训练时间（s） Span of training （xˉ ±SD）
假暴露组 Sham 暴露组1 Exposed A 暴露组2 Exposed B	23 23 23	0 30 60	10.261±0.043 10.000±0.000 10.000±0.000	0.043±0.208 0.000±0.000 0.000±0.000	0.419 0.000 0.000	373.043±129.138 364.182±116.624 358.174±97.1786

注：经方差检验，p>0.05。

表2结果表明，暴露组与假暴露组大鼠在电磁辐射暴露前学习和记忆能力差异无统计学意义（p>0.05）。

表3　微波电磁辐射暴露第3周末食饵迷宫试验结果（n=23）

Table 3. Maze result of food bait at the 3^rd weekend of 915MHz microwave exposure（ANOVA）

组别 group	数量 N	剂量（V/m） Intensity	训练次数 Training （xˉ ±SD）	错误次数 Error （xˉ ±SD）	错误率 Error%	训练时间（s） Span of training （xˉ ±SD）
假暴露组 Sham 暴露组1 Exposed A 暴露组2 Exposed B	23 23 23	0 30 60	10.000±0.000 10.000±0.000 10.000±0.000	0.000±0.000 0.000±0.000 0.000±0.000	0.000 0.000 0.000	287.136±131.339 436.391±159.924^* 305.652±130.878

注：经方差分析及Dunnett检验，*与假暴露组相比p<0.01。

表3结果表明，微波暴露3周后电磁辐射暴露组与非暴露组大鼠食饵迷宫试验训练次数及错误次数均未见显著差异，但是微波暴露强度为30 V/m组的总训练时间与假暴露组及暴露强度为60V/m组相比其差异有统计学意义（p<0.01）。

表4　微波电磁辐射暴露第6周末食饵迷宫试验结果（n=23）

Table 4. Maze result of food bait at the 6^th weekend of 915MHz microwave exposure（ANOVA）

组别 group	数量 N	剂量（V/m） Intensity	训练次数 Training （xˉ ±SD）	错误次数 Error （xˉ ±SD）	错误率 Error%	训练时间（s） Span of training （xˉ ±SD）
假暴露组 Sham 暴露组1 Exposed A 暴露组2 Exposed B	23 23 23	0 30 60	10.000±0.000 10.826±1.898 13.000±5.364^*	0.000±0.000 0.174±0.388 1.000±1.797^*	0.000 1.607 7.692	262.659±75.168 431.522±206.650^* 557.500±408.587^*

注：经方差分析及Dunnett检验，*与假暴露组相比p<0.01

表4结果表明，微波暴露6周后，60V/m电磁辐射暴露组食饵迷宫试验训练次数、错误次数及总训练时间均与假暴露组显著差异且有统计学意义（p<0.01）；30V/m电磁辐射暴露组的训练次数及错误次数与假暴露组差异无统计学意义，但是其总训练时间与假暴露组比较差异显著，有统计学意义（p<0.01）。

表5　微波电磁辐射暴露不同时期假暴露组食饵迷宫试验结果（n=23）

Table 5. Sham maze result of food bait at different periods of 915MHz MW exposure

（ANOVA）

组别（group）	剂量（V/m） Intensity	暴露时间 (W) Period of exposure	训练次数 Training （xˉ ±SD）	错误次数 Error （xˉ ±SD）	训练时间（s） Span of training （xˉ ±SD）
假暴露组 sham	0	0	10.261±0.043	0.043±0.208	373.043±129.138
		3	10.000±0.000	0.000±0.000	287.136±131.339^*
		6	10.000±0.000	0.000±0.000	262.659±75.168^*
暴露组1 Exposed A	30	0	10.000±0.000	0.000±0.000	364.182±116.624
		3	10.000±0.000	0.000±0.000	436.391±159.924
		6	10.826±1.898	0.174±0.388	431.522±206.650
暴露组2 Exposed B	60	0	10.000±0.000	0.000±0.000	358.174±97.1786
		3	10.000±0.000	0.000±0.000	305.652±130.878
		6	13.000±5.364^*	1.000±1.797^*	557.500±408.587^*

注：经方差分析及Dunnett检验，*与暴露前相比，p<0.01。

表5结果表明，假暴露组大鼠经学习和训练一段时间后在试验第3周末及第6周末食饵迷宫试验训练用时明显缩短（p<0.01）；而30V/m及60V/m微波电磁辐射暴露组大鼠均未形成牢固记忆，其训练用时均未因记忆而缩短，其中 30V/m组在暴露第3周末及暴露第6周末有所延长，但差异尚不具有统计学意义（p>0.05）；60V/m组大鼠在暴露第6周末食饵迷宫试验训练用时与暴露前相比反倒明显延长，具有统计学意义（p<0.01）。

3. 讨论

研究表明一般使用手机超过10年可能发生听神经瘤^[3]，由于手机在儿童的普及应用，儿童与现在的成人相比，使用手机的年限更长因而其累积暴露时间也更长，再加之儿童对电磁辐射的特殊敏感性，射频电磁场对儿童脑肿瘤影响已经引起全球关注^[4-5]。现阶段有些电磁辐射职业暴露及公众暴露限值国际指南（如上述）的制订虽然考虑了人群的特殊性，但是各限值的推导均依据成年人模型参数，而脑组织的介电常数和电导率与年龄密切相关而且差异很大 ^[6]，这使得利用现有成人的研究资料推测电磁场对儿童的健康影响成为难题。以往许多研究均以成年动物为研究对象，极少有研究表明手机电磁辐射对学习和记忆能力有负面影响；本研究以未成熟动物模型为对象（断乳鼠），雄性Wistar大鼠（50-90g）全身暴露于不同强度915MHz微波电磁辐射（0 V/m，30V/m,60V/m），每天暴露2h，每周暴露5d、连续暴露6w，通过食饵迷宫试验和水迷宫试验研究915MHz微波电磁辐射对断乳鼠学习和记忆能力影响，从而分析移动电话微波电磁辐射对儿童神经行为的可能影响。

食饵迷宫试验表明，微波暴露一定时间后（3w及6w），微波电磁辐射暴露组与假暴露组相比大鼠的学习和记忆能力都受一定的影响，尤其是总的学习时间显著延长（p<0.01）；同时本研究还比较了暴露组及假暴露组在不同的试验阶段（暴露前、后）大鼠的食饵迷宫训练用时，通过对比发现假暴露组大鼠的训练用时因学习记忆在试验的第3周及第6周时与试验前相比均显著缩短（p< 0.01）；而30V/m及60V/m微波电磁辐射暴露组大鼠均未形成牢固记忆，其训练用时均未因形成记忆而缩短，其中30V/m组在暴露第3周末及暴露第6周末有所延长（p>0.05）；60V/m组大鼠在暴露第6周末食饵迷宫试验训练用时与暴露前相比反倒明显延长，具有统计学意义（p< 0.01）。

分析上述结果不难发现，915MHz微波电磁辐射对暴露组大鼠学习和记忆能力产生了一定的影响，经过一段时间的训练之后没有形成对迷宫路径的记忆，其训练用时没能随着训练次数的增加而缩短，反而随着暴露剂量的加大及暴露时间的增加其训练用时显著延长，上述结果显示暴露组大鼠学习和记忆能力显著减退，即存在一定的剂量/时间－反应关系。

本研究中所用动物的胆量在微波暴露前未见明显差异，因而在暴露前食饵迷宫试验训练用时基本相同（p>0.05）；但经一段时间的微波暴露之后，暴露组的个别动物在迷宫试验中十分胆怯，我们在水迷宫试验中也发现经915MHz微波电磁辐射暴露的大鼠恐水，说明微波暴露对大鼠的中枢神经系统功能可能产生了一定的影响。

由于本研究中微波电磁辐射模拟了手机的辐射频率及辐射强度，因而从上述研究结果推断如果长期使用手机，手机的电磁辐射对儿童的学习和记忆力可能会产生一定的影响，但上述结论尚需设计严密的流行病学调查及体外试验研究的结果进行进一步验证。

4. 致谢

感谢科技部为本项目研究提供设备升级支持，感谢中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所为本研究提供科研基金，感谢瑞士SPEAG公司的Kuster博士在本研究电磁辐射动物暴露笼具及暴露动物在电磁辐射暴露舱中排列的指导。

参考文献

[1] Kheifets L, Repacholi M, Saunders M,et al. The sensitivity of children to electromagnetic fields. [J]. Pediatrics. 2005, 116:303-313.

[2] SAR values & mobile phone health. http://www.mobile-phones-uk.org.uk .

[3] Lonn S; Ahlbom A; Maria F. Mobile phone use and the risk of acoustic neuroma. [J]. Epidemiology. 2004 Nov; 15(6):653-659

[4] European Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research 281. European Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research workshop on mobile communication and children. 2002.