微波辐射对学习记忆的影响

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　　摘要：微波辐射对于人体的危害不言而喻，尤其对于学习记忆的影响更加突出。但对于其所造成影响的机制众说纷纭，其中研究较多的包括破坏血脑屏障，损伤遗传物质，影响信号传导，破坏脑实质、脑血流量和影响脑组织酶学等方面。本文就其通过对中枢神经系统学习记忆影响的机制做一简要介绍。
　　关键词：微波辐射;学习记忆
　　随着现代技术的不断发展，在微波技术逐渐的渗透到人们的日常生活中的同时，因其具有出其不意的伤害性而被大众所容易忽略，因此由微波辐射所带来的一系列危害和损伤已然成为了社会中不容忽视的一大问题。
　　一、微波的整体介绍
　　微波，一种波长在1mm-1m米之间，频率在 300MHz 到300GHz之间的电磁波，因其频率比一般的无线电波频率高，故也被称为“超高频电磁波”。根据发射方式不同，微波分为脉冲微波和连续微波。根据频段不同，微波常被划分为特高频（UHF，300～3000MHz）、超高频（SHF，3～30GHz）和极高频（EHF，30～300GHz），微波能否造成危害与其能量密度有关，我国微波辐射安全标准为：对于脉冲波，每日8小时连续暴露时，功率密度小于25μW /cm2，每日剂量不得超出200μW·h /cm2;对于连续波，每日8小时连续暴露时，功率密度小于50μW /cm2，每日剂量不得超出500μW·h /cm2[1]。微波所造成的危害主要由辐射导致的，辐射又分为热型和非热型两类，其造成损伤的机理多由两种类型长期共同作用所引起，当损伤达到无法修复的地步，机体便会出现一系列的病理变化[2]。
　　二、对学习记忆的影响
　　近年来，由于高新技术尤其是微波技术不断应用于军事以及社会生活中，由其对中枢神经系统所带来的影响也愈发受到人们的关注[3]。其中，由微波辐射所导致的機体学习记忆能力的下降显得尤为突出。研究表明，当人体长时间处于微波辐射中时，主要表现为认知能力的下降[4]、技能掌握速度的空间学习能力的降低以及长期知识储存能力的降低。张彦文等人发现了长时间微波辐射可以导致大鼠脑片海马长时程增强（LTP）诱导明显减弱[5]，说明微波辐射可以导致学习记忆能力障碍。微波辐射对于学习记忆能力的影响是一个长期的慢性的积累过程，这一结果Shaymaa Hussein[6]在研究长期在手机辐射下小鼠脑部的变化以及Shujun Xu[7]在研究辐射对于海马兴奋性突出活动的影响时都已得到证明
　　三、可能存在的机制
　　（一）破坏血脑屏障
　　血脑屏障作为外来危害物进入脑部的重要防御系统，其重要作用不言而喻，若血脑屏障受到损害，脑组织的生理活动必然受到影响，其中就包括学习记忆活动。70年代就有学者发现微波辐射可影响脑组织的通透性，其用1.3GHz微波辐射大鼠20min，结果发现原本不能通过血脑屏障的甘露醇可以进入脑内。此外，Bahriye Sirav等人[8]也发现类似的现象，与对照组相比，暴露在900Hz电磁辐射下的实验组雄性和雌性其伊文思蓝的渗出率均有明显增高的趋势，并且随着频率的增长，雄性小鼠中这种趋势更加明显。但也有研究得出了相反的结论，Brigitte Cosquer等人[9]同样用伊文思蓝法评估血脑屏障的完整性，但结果表明没有任何证据可以说明血脑屏障的渗透率发生了改变。因此，对于微波辐射可以损伤血脑屏障目前普遍认为这是正确的，但仍需要更多的论据。
　　（二）脑组织形态学改变
　　有研究表明，暴露在电磁辐射下可导致动物的脑实质发生损伤，尤其是海马处的破坏，可直接导致学习记忆的损伤[10]。此外，也有发现证明微波辐射可通过损害递质传导通路突触[11]或信号传导通路间接影响学习记忆功能。董霁等[12]通过2 mW/cm 2 和11 mW/cm 2 功率的微波辐射对实验大鼠进行照射，探讨微波单次和累积辐射对大鼠学习、记忆能力和脑组织结构的影响，结果证明，11mW/cm2累积辐射后14天，海马和大脑皮质神经元固缩，线粒体肿胀空化，内质网扩张，突触间隙不清，且损伤与辐射剂量呈正相关。目前，普遍认为海马作为人类记忆功能的重要部位，当其受损时将直接导致这一重要功能的丧失，而有研究表明长期处于微波辐射下，可导致这一重要组织形态的改变，Jun Tang等人[13]发现将实验组小鼠放于900MHz，1mW/cm2的微波辐射环境下，与对照组相比其神经纤维可发现损伤并且在血管周围发生严重水肿，此部位的神经元显示也有不同程度的损伤，而且实验组小鼠的认知能力发生了明显的 降低。此项实验从正面说明了微波辐射对于学习记忆能力有着直接的损害。
　　（三）影响神经递质
　　神经递质作为机体重要的调节物质，对机体的各种生理性活动至关重要，对学习记忆同样必不可少。孙成峰等[14]用30mW/cm2微波照射大鼠7d，对其进行Morris水迷宫实验测量平均逃避潜伏期来反应微波辐射对大鼠学习记忆能力的影响，结果发现辐射组小鼠时间明显长于假辐射组;与此同时还测量了辐射组小鼠的天冬氨酸、谷氨酸等氨基酸含量时，发现与对照组相比较有明显的差异，其他的研究{15-16}也发现了类似的现象。此项结果说明微波辐射可以影响神经递质含量，而众所周知神经递质在机体信号传导的过程中扮演着使者的角色，一旦其含量或者功能发生紊乱，机体的正常生命活动包括学习记忆必然受到影响。
　　（四）影响血流改变，脑供血量降低
　　近年来，随着医学技术不断发展，对于脑部疾病的检查手段也愈发的成熟和多样。而通过对脑血流量的监测来诊断疾病成为不可忽视的一部分。夏玉静等人[17]对使用手机时间不同的对象进行分组研究，结果表明使用时间越长，脑部血流量流动越缓慢，由此可导致脑组织的供血量不足，进一步导致能量供应不足，这一改变是微波辐射导致学习记忆能力降低的主要作用原理。此外，众所周知，脑与脊髓是人体重要的“司令部”，主管着机体机械运动，思想活动等在内的一切生命活动，两者息息相关。Jing Zhang[18]等人发现将小鼠放于30Gy的辐射剂量下，其脊髓的血流量在21天后有着明显的减少，而到90天的时候到达最低点，说明辐射对于脊髓的血流量有着明显的影响，这从另一方面说明微波所造成的辐射有可能通过这一途径来影响学习记忆活动。 　　（五）影響基因转录
　　DNA作为重要的遗传物质，是机体正常运转的最原始保障，是决定机体所有生命活动正常与否的重要因素，近年来有研究表明微波辐射可以通过破坏DNA的完整性[19]或者通过改变基因的有序性，间接影响人体的学习记忆。Kanu Megha等人[20]发现在1800MHz，比吸收率为0.58mW/kg和2450MHz，比吸收率为0.66mW/kg的低强度微波辐射中测量到老鼠DNA损害的程度明显高于900MHz，比吸收率为0.59mW/kg时的微波辐射。这一结果表明当微波辐射的频率高到一定程度时，其可以通过损伤DNA来改变基因表达从而进一步导致脑组织蛋白质的异常，Duygu Sahin等人[21]的研究也发现了长期在微波辐射下DNA的损伤增加。当然有研究[22]也表明微波辐射可通过损伤DNA直接影响蛋白质。
　　（六）破坏脑组织酶学
　　酶类作为机体生命活动不可或缺的一部分，其合成的原料很大一部分来自于食物，Benedict C等人[23]研究发现对于同样的小鼠，喂养用微波照射过的食物与未用微波照射的食物相比其体内的SOD、CAT的含量有明显的降低。Maria Benlloch-Tinoco[24]的研究也得出微波加热可以导致食物中酶失活的结果，充分说明了微波辐射可以影响酶的活力。酶的主要作用是参与糖的有氧分解来给机体提供能量，而脑组织的一切生理活动都是建立在能量供应充足的基础上，包括学习记忆活动，因此说明微波辐射可以间接的影响脑组织的记忆活动。但有研究表明[25]，在微波的暴露下猪的胰蛋白酶活性会增加，这一结果在一定程度上说明微波影响脑组织酶学的机制仍不成熟，还需不断探索。
　　四、展望
　　对于微波辐射所造成的伤害和预防至今仍然有很多问题急需解决，有很多认识急需去挖掘，但不可否认微波技术已然成为军事、生活的一个重要板块，在现在乃至未来都扮演着至关重要的角色，因此为了预防此类问题的发生，研究微波技术的损害部位、损伤机理以及如何将微波技术精确地应用到现实中显得尤为重要，希望学者们共同努力，不断前进。
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