بررسي اثر ميدان‌هاي الكترومغناطيس با فركانس بسيار پايين بر يادگيري و حافظه بينايي و ساختار آناتوميكي مغز در ميمون‌هاي رزوس نر

The Effect of Extremely Low Frequency Electromagnetic Fields on Visual Learning, Memory and Anatomical Structures of the Brain in Male Rhesus Monkeys

زمينه: انسان در جوامع مدرن در معرض سطوح قابل ملاحظه‌اي از انتشار ميدان‌هاي الكترومغناطيس (EMF) با فركانس‌هاي مختلف قرار دارد. اثرات نوروبيولوژيكي ميدان‌هاي الكترومغناطيس موضوع بحث و تحقيقات بسيار گسترده‌اي در طول چند دهه گذشته بوده است. بنابراين ما اثرات EMF را برروي يادگيري بينايي و تغييرات آناتوميكي نواحي هيپوكمپ و پره فرونتال (PFA) را در ميمون‌هاي رزوس نر مورد مطالعه قرار داديم. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش، 4 ميمون رزوس نر گونه ماكاكا مولاتا در معرض ميدان‌هاي الكترومغناطيس با فركانس‌هاي 5 و 30 هرتز با شدت 7/0 ميكروتسلا به مدت 30 روز، روزانه 4 ساعت قرار داده شدند. تغييرات حافظه و يادگيري بينايي يك هفته قبل و يك هفته بعد از دوره پرتودهي با استفاده از باكس طراحي شده كه حيوانات را براي به‌دست آوردن پاداش به چالش مي‌كشد، مورد آزمايش قرار گرفت. همچنين تغييرات آناتوميكي مغز ميمون‌ها با استفاده از تكنيك تصويربرداري تشديد مغناطيسي (MRI) يك هفته قبل و يك هفته بعد از پرتودهي اسكن شد. ميمون‌ها با تزريق داخل عضلاني كتامين هيدروكلرايد (20-10 ميلي‌گرم بر كيلوگرم) و زايلوزين (4/0-2/0 ميلي‌گرم بر كيلوگرم) بيهوش شده و با استفاده از دستگاه تصويربرداري در سه سطح كرونال، آگزيال و ساجيتال در فاز T2 و اسلايس‌هاي با ضخامت 3 ميلي‌متر اسكن شدند. تغييرات آناتوميكي نواحي هيپوكمپ و پره فرونتال با تكنيك حجم سنجي مورد بررسي و مطالعه قرار گرفت. يافته‌ها: قرارگيري در معرض ميدان الكترومغناطيس با فركانس 30 هرتز موجب كاهش تعداد پاسخ‌هاي صحيح در فرايند يادگيري و تأخير در شكل‌گيري حافظه در دو ميمون مورد آزمايش شد. در حالي كه فركانس 5 هرتز تأثيري بر تغييرات يادگيري و حافظه بينايي نداشت. هيچ تغيير آناتوميكي در ناحيه پره فرونتال و هيپوكمپ در هر دو فركانس مشاهده نشد. نتيجه‌گيري: ميدان الكترومغناطيس با فركانس 30 هرتز موجب اختلال در فرايند يادگيري و حافظه بينايي مي‌شود، كه احتمالاً اين تغييرات را از طريق تأثير بر فاكتورهاي ديگري به غير از تغيير در ساختار و آناتومي مغزي اعمال مي‌كند.

Background: Humans in modern societies are exposed to substantially elevated levels of electromagnetic field (EMF) emissions with different frequencies. The neurobiological effects of EMF have been the subject of debate and intensive research over the past few decades. Therefore, we evaluated the effects of EMF on visual learning and anatomical dimensions of the hippocampus and the prefrontal area (PFA) in male Rhesus monkeys. Materials and Methods: In this study, four rhesus monkeys of Macaca mulatta species were irradiated by 0.7 microtesla ELF-EMF either at 5 or 30 Hz, 4 h a day, for 30 days. Alterations in visual learning and memory were assessed before and after irradiation phase by using a box designed for challenging animals for gaining rewards. Furthermore, the monkeys’ brains were scanned by MRI technique one week before and one week after irradiation. The monkeys were anesthetized by intramuscular injection of ketamine hydrochloride (10–20 mg/kg) and xylazine (0.2–0.4 mg/kg), and scanned with a 3-Tesla Magnetom, in axial, sagittal, and coronal planes using T2 weighted protocol with a slice thickness of 3 mm. The anatomical changes of hippocampus and the prefrontal area (PFA) were measured by volumetric study. Results: Electromagnetic field exposure at a frequency of 30 Hz reduced the number of correct responses in the learning process and delayed memory formation in the two tested monkeys. Meanwhile, ELF-EMF at 5 Hz had no effect on the visual learning and memory changes. No anatomical changes were observed in the prefrontal area and the hippocampus at both frequencies. Conclusion: ELF-EMF irradiation at 30 Hz adversely affected visual learning and memory, probably through factors other than changes in brain structure and anatomy.