Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Stimulation of the brain with radiofrequency electromagnetic field pulses affects sleep-dependent performance improvement med./bio.

[Stimulation des Gehirns mit hochfrequenten elektromagnetischen Feld-Pulsen beeinflusst die Schlaf-abhängige Leistungsverbesserung]

Von: Lustenberger C, Murbach M, Dürr R, Schmid MR, Kuster N, Achermann P, Huber R

Veröffentlicht in: Brain Stimul 2013; 6 (5): 805-811

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die möglichen Mechanismen untersucht werden, wie hochfrequente elektromagnetische Felder die kortikale Aktivität während des Schlafs beeinflussen sowie getestet werden, ob solche Wirkungen auf die kortikale Aktivität während des Schlafs mit Veränderungen der Schlaf-abhängigen Leistung in Beziehung stehen.

Hintergrund/weitere Details

Schlaf-abhängige Leistungs-Verbesserungen scheinen eng mit den Schlafspindeln (12-15 Hz) und der Aktivität der langsamen Wellen (0,75-4,5 Hz) verbunden zu sein. In früheren Studien (siehe "Themenverwandte Artikel") waren pulsmodulierte hochfrequente elektromagnetische Felder (900 MHz) in der Lage, diese EEG-Charakteristika des Schlafs zu verändern. Eine Schlafspindel ist ein Burst oszillatorische Hirn-Aktivität im Schlafstadium 2, bestehend aus 12-14 Hz-Wellen, die für 0,5 Sek. auftreten.
16 männliche Testpersonen (18-21 Jahre) unterzogen sich zwei experimentellen Nächten (eine Expositions-Nacht, eine Kontroll-Nacht).

Endpunkt

Schlaf: Hirnaktivität während des Schlafs

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

- 900 MHz
- Hochfrequenz
- Mobilfunk
- Mobiltelefon

Exposition	Parameter
Exposition 1: 900 MHz Modulationsart: gepulst Expositionsdauer: intermittierend für 8 h (während des Schlafs; Exposition für 5 Min. "Intermittent 1" - 1 Min. ohne Exposition (AUS-Phase) - 5 Min. "Intermittent-2" - 7 Min. AUS-Phase; diese 18 Min.-Abfolge wurde während der ganzen Nacht wiederholt	SAR: 0,15 W/kg räumlicher Mittelwert (10 g) (Peak Spatial SAR während der gesamten Nacht) SAR: 10 W/kg räumlicher Mittelwert (10 g) (Peak Spatial SAR während der 7,1 ms-Pulse) SAR: 1 W/kg (500 ms-Burst-Durchschnitt) SAR: 0,125 W/kg ("Intermittent-1"-Durchschnitt) SAR: 0,4 W/kg ("Intermittent-2"-Durchschnitt)

Exposition 1

Hauptcharakteristika

Frequenz	900 MHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Expositionsdauer	intermittierend für 8 h (während des Schlafs; Exposition für 5 Min. "Intermittent 1" - 1 Min. ohne Exposition (AUS-Phase) - 5 Min. "Intermittent-2" - 7 Min. AUS-Phase; diese 18 Min.-Abfolge wurde während der ganzen Nacht wiederholt

Modulation

Modulationsart	gepulst
Pulsbreite	7,1 ms
Zusatzinfo	7 consecutive 7.1 ms pulses forming one 500 ms burst; these 500 ms bursts were repeated every 4 s ("Intermittent-1" phase, 0.25 Hz, corresponding approximately to occurrence of sleep spindles), and every 1.25 s ("Intermittent-2" phase, 0.8 Hz, corresponding approximately to frequency of slow oscillations), respectively.

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	circular-polarized antenna
Abstand zw. exponiertem Objekt und Expositionsquelle	415 mm
Aufbau	circular-polarized antenna mounted on the wall at a height of 490 mm above the matress and facing down toward the volunteer's forehead
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	0,15 W/kg	räumlicher Mittelwert	-	10 g	Peak Spatial SAR während der gesamten Nacht
SAR	10 W/kg	räumlicher Mittelwert	-	10 g	Peak Spatial SAR während der 7,1 ms-Pulse
SAR	1 W/kg	-	-	-	500 ms-Burst-Durchschnitt
SAR	0,125 W/kg	-	-	-	"Intermittent-1"-Durchschnitt
SAR	0,4 W/kg	-	-	-	"Intermittent-2"-Durchschnitt

Mess- und Berechnungsdetails

exposure assessment was performed in anatomical human models (phantoms)

Referenzartikel

Christ A et al. (2010): The Virtual Family--development of surface-based anatomical models of two adults and two children for dosimetric simulations

Exponiertes System:

Mensch
Teilkörperexposition: Kopf

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Wirkungen auf das neurologische System: Hirnaktivität (siehe "Schlaf")
Kognitions-/Verhaltensendpunkte: motorische Aufgabe (am Abend und am Morgen), um die Schlaf-abhängige Leistung zu untersuchen (Fingerklopf-Aufgabe mit bestimmter Reihenfolge)
Schlaf: Hirnaktivität während des Schlafs (EEG; spektrale Leistungsdichte; ereigniskorrelierte Desynchronisation/Synchronisation und Inter-Trial Coherence (ITC; als Maßstab für die Konstanz der Phase des Signals einer Elektrode); subjektive Schlaf-Qualität (Fragebogen)
Aufmerksamkeit und Stimmung (Fragebogen)

Untersuchtes System:

Untersuchung am lebenden Organismus

Untersuchtes Organsystem:

Gehirn/ZNS

Untersuchungszeitpunkt:

vor der Befeldung
während der Befeldung
nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Unter beiden Bedingungen (Exposition und Schein-Exposition) wurde eine gute Schlaf-Qualität erzielt. Nach der gepulsten hochfrequenten elektromagnetischen Feld-Exposition wurde eine erhöhte langsame Wellen-Aktivität während der Exposition im Vergleich zur Schein-Exposition zum Ende der Schlaf-Phase gefunden. Die Spindel-Aktivität wurde nicht beeinflusst. Darüber hinaus zeigten die Testpersonen eine erhöhte elektromagnetische Feld-Burst-verbundene-Reaktion im Bereich der langsamen Wellen-Aktivität, was durch einen Anstieg des ereigniskorrelierten EEG-Leistungsspektrums (ERD/ERS) und durch Phasen-Veränderungen (ITC) im Bereich der langsamen Wellen-Aktivität angezeigt wurde.
Unter Exposition war die Schlaf-abhängige Leistungs-Verbesserung bei der motorischen Aufgabe im Vergleich zur Schein-Expositions-Bedingung vermindert.
Die Studie zeigte, dass eine hochfrequente elektromagnetische Feld-Exposition direkt die aktuelle Hirnaktivität während des Schlafs beeinflussen und als Folge die Schlaf-abhängige Leistungs-Verbesserung verändern könnte.

Studienmerkmale:

medizinische/biologische Studie
experimentelle Studie
Voll-/Hauptstudie
Doppelblind-Studie, Crossover-Studie

Studie gefördert durch

Forschungsstiftung Mobilkommunikation (FSM; Research Foundation on Mobile Communication; at the Swiss Federal Institute of Technology Zurich (ETH)), Switzerland
Swiss National Science Foundation (SNF)

Themenverwandte Artikel

Danker-Hopfe H et al. (2016): Effects of mobile phone exposure (GSM 900 and WCDMA/UMTS) on polysomnography based sleep quality: An intra- and inter-individual perspective
Lustenberger C et al. (2015): Inter-individual and intra-individual variation of the effects of pulsed RF EMF exposure on the human sleep EEG
Nakatani-Enomoto S et al. (2013): Effects of electromagnetic fields emitted from W-CDMA-like mobile phones on sleep in humans
Schmid MR et al. (2012): Sleep EEG alterations: effects of pulsed magnetic fields versus pulse-modulated radio frequency electromagnetic fields
Schmid MR et al. (2012): Sleep EEG alterations: effects of different pulse-modulated radio frequency electromagnetic fields
Danker-Hopfe H et al. (2011): Effects of electromagnetic fields emitted by mobile phones (GSM 900 and WCDMA/UMTS) on the macrostructure of sleep
Lowden A et al. (2011): Sleep after mobile phone exposure in subjects with mobile phone-related symptoms
Danker-Hopfe H et al. (2010): Do mobile phone base stations affect sleep of residents? Results from an experimental double-blind sham-controlled field study
Leitgeb N et al. (2008): EMF-Protektions-Schlafstudie in der Nähe von Mobilfunk-Basisstationen
Croft RJ et al. (2008): The effect of mobile phone electromagnetic fields on the alpha rhythm of human electroencephalogram
Regel SJ et al. (2007): Pulsed radio-frequency electromagnetic fields: dose-dependent effects on sleep, the sleep EEG and cognitive performance
Arnetz BB et al. (2007): The Effects of 884 MHz GSM Wireless Communication Signals on Self-reported Symptom and Sleep (EEG)- An Experimental Provocation Study
Fritzer G et al. (2007): Effects of short- and long-term pulsed radiofrequency electromagnetic fields on night sleep and cognitive functions in healthy subjects
Hutter HP et al. (2006): Subjective symptoms, sleeping problems, and cognitive performance in subjects living near mobile phone base stations
Hinrichs H et al. (2005): Human Sleep Under the Influence of a GSM 1800 Electromagnetic Far Field
Loughran SP et al. (2005): The effect of electromagnetic fields emitted by mobile phones on human sleep
Huber R et al. (2003): Radio frequency electromagnetic field exposure in humans: Estimation of SAR distribution in the brain, effects on sleep and heart rate
Huber R et al. (2002): Electromagnetic fields, such as those from mobile phones, alter regional cerebral blood flow and sleep and waking EEG
Huber R et al. (2000): Exposure to pulsed high-frequency electromagnetic field during waking affects human sleep EEG
Borbely AA et al. (1999): Pulsed high-frequency electromagnetic field affects human sleep and sleep electroencephalogram
Wagner P et al. (1998): Human sleep under the influence of pulsed radiofrequency electromagnetic fields: a polysomnographic study using standardized conditions
Mann K et al. (1996): REM-Suppression unter dem Einfluß digitaler Funktelefone