Es sollte der Schwellenwert für 50 Hz-Magnetfeld-induzierte neuronale Modulation in einem neuronalen Netzwerk aus dem Gehirn von Ratten untersucht werden.
Niederfrequente Magnetfelder mit hoher Intensität stimulieren den menschlichen Körper durch Anregung von Nerven- und Muskel-Zellen, was beispielsweise zu Phosphenen führt. Grenzwerte basieren auf diesen Wirkungen und enthalten zusätzlich noch einen Sicherheitsabstand. Allerdings basieren die existierenden Grenzwerte auf im Körper induzierten elektrischen Strömen (siehe auch Informationen im EMF-Portal über Niederfrequenz (0,1 Hz–1 kHz)).
In dieser Studie sollten die Schwellenwerte von Magnetfeld-induzierten neuronalen Veränderungen erhoben werden.
| Exposition | Parameter |
|---|---|
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Exposition 1:
50 Hz
Expositionsdauer:
6 Sekunden
|
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Exposition 2:
50 Hz
Expositionsdauer:
6 Sekunden
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Exposition 3:
50 Hz
Expositionsdauer:
6 Sekunden
autonome Aktivität von Schrittmacher-ähnlichen Neuronen
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| Frequenz | 50 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Signalform |
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| Expositionsdauer | 6 Sekunden |
| Expositionsquelle |
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|---|---|
| Kammer | Die Zellkulturen wurden auf ein Multielektrodenarray-basierendes Aufnahmesystem gestellt, welches an eine thermostatische Kultivierungskammer aus Acryl angeschlossen war; Temperatur wurde stabil bei etwa 37°C während der Experimente gehalten; um den Einfluss von Vibration auszuschließen, wurde die Kultivierungskammer auf einen Untergrund ohne Kontakt zu den Spulen gestellt und alle Ausrüstung auf anti-Vibrations-Sockeln platziert |
| Aufbau | Das Expositions-System bestand aus einer selbstgebauten, sattelförmigen Spule, einer selbstgebauten Stromversorgung und einem Funktionsgenerator; die Spule inkludierte einen hohlen Konduktor (8,3 x 8,3 mm, ϕ 5,2 mm) als Wasser-basiertes Kühlungssytem (Zirkulation von 20°C warmem Wasser); zwei sattelförmige Spulen wurden vertikal mit einem Abstand von 125 mm angeordnet und in einem fensterrahmenartigen Eisenteil zusammengefügt |
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 50 mT | Effektivwert | gemessen | - | - |
| magnetische Flussdichte | 100 mT | Effektivwert | gemessen | - | - |
| magnetische Flussdichte | 200 mT | Effektivwert | gemessen | - | - |
| magnetische Flussdichte | 400 mT | Effektivwert | gemessen | - | - |
| Frequenz | 50 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Signalform |
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| Expositionsdauer | 6 Sekunden |
| Zusatzinfo | Burst-Aktivität nach Blockierung von inhibitorischen Synapsen |
| Expositionsquelle |
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|---|---|
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 400 mT | Effektivwert | gemessen | - | - |
| Frequenz | 50 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Signalform |
|
| Expositionsdauer | 6 Sekunden |
| Zusatzinfo | autonome Aktivität von Schrittmacher-ähnlichen Neuronen |
| Expositionsquelle |
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|---|---|
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 400 mT | Effektivwert | gemessen | - | - |
Die Anzahl an Spikes war, im Vergleich zur Kontrolle, nur bei 400 mT exponierten Zellen signifikant erhöht. Allerdings war die Anzahl der Spikes in einem einzelnen synchronisierten Burst nicht erhöht. Wurde Bicucullin hinzugefügt, verschwand die Expositions-bedingte Wirkung. Dies zeigte, dass die Magnetfeld-Exposition in die Hemmung des inhibitorischen Inputs durch den GABA-Rezeptor involviert war. Nach der Hinzugabe von D-AP5 und CNQX dauerte das autonome Spiking an. In der Minute nach der 400 mT-Magnetfeld-Exposition nahm die Spike-Frequenz jedoch schrittweise ab. Der Unterschied vor und nach der Exposition war statistisch signifikant.
Weiterhin wurde berechnet, dass das in den Experimenten verwendete Magnetfeld von 200-400 mT etwa einem elektrischen Feld von 0,314 bis 0,440 V/m im Kulturmedium entspricht und damit deutlich unter dem im IEEE-Standard für 50 Hz und Gehirn (IEEE Std C95.6 - 2002) geschätzten Medianwert von 8,7 V/m liegt.
Die Autoren schlussfolgern, dass die Daten auf eine erhöhte synchronisierte Bursting-Aktivität in neuronalen Netzwerken aus dem Ratten-Gehirn nach der 50 Hz-Magnetfeld-Exposition bei 400 mT hindeuten und dass diese Wirkung auf einer Reduzierung der inhibitorischen Schrittmacher-ähnlichen neuronalen Aktivität beruht.
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