摘要：目的: 探讨X 波段脉冲波孕期照射致大鼠子代脑功能发育障碍的神经电生理机制。方法: 以功率密度 5～20mW/cm²的脉冲微波对孕鼠进行孕期慢性辐照(孕6～16日隔日一次,每次20分钟),研究成年子鼠皮层体感诱发电位(SEP) 和事件相关电位(ERP)变化。结果:与对照组相比,各辐射组仔鼠SEP各波峰潜伏期和振幅均无差异，但在10、20mW/cm²功率组则出现仔鼠ERP的峰潜伏期明显延长，且其变化与前期行为学实验结果相一致。ERP波幅改变无规律性，5mW/cm²剂量无上述作用。结论:反映认知功能的ERP较反应传导功能的SEP更适用于脑高级功能研究,ERP 异常与脉冲微波导致的胎鼠脑功能发育障碍有联系。

中图分类号：Q684文献标识码：A文章编号：1005-202X(1999)03-0172－03

Changes of SEP and ERP in off springs of rats exposed to microwave pulses during pregnancy

SUI Jian-feng, XIONG Ying

Department of Physiology, WU Zong-yao

Department of Physics Medicine and Rehabilitation,Southwest Hospital,the Third Military Medical College,ChongQing 430038, China

Abstract:AIM:To discuss the neuroelectrophysiological mechanisms of brain function development damage in offsprings of rats who have been exposed to X-band microwave pulses during pregnancy.Method: After chronic exposure of microwave with the power densities of 5～20mW/cm² during pregnancy (for 30 minutes every other day from the 6th to 16th day of gestation), Somatosensory (SEP) and Event-related Potential (ERP) in matured off springs were studied.Results: There is no difference between control group and all the radiation groups in both latencies and amplitudes of all SEP waves in rat off springs, but in 10 ～20mW/cm², prolongation of peak latencies of ERP were evident and it correlated well with the former behaviral test results. Amplitudes of ERP didn′t change and dosage of 5mW/cm² has no effect mentioned above.Conclusions: ERP which stands for cognitive functions is more applicable than SEP which stands for conductive functions in the study of higher brain functions and there is relation between abnormality of ERP and impairment of brain function development of rat fetus induced by radiation of microwave pulses.

Key words:microwave; embryo; radiation injuries; evoked-potential; ERP

微波的发育生物学效应研究已经证实，高功率的微波辐射可以导致胚胎发育障碍甚至造成畸形，尤其是当热效应明显并致母体温度显著升高时^[1]。但如辐射未造成孕鼠体温变化或仅有轻微升高，有无胚胎毒性则有争论^[2]。学习和记忆是神经系统复杂的高级功能，在进行胚胎发育研究时，记忆行为学指标被认为较其它行为指标更为敏感^[3]，我们在前期的工作中利用该类指标研究发现，当脉冲微波功率密度达到10～20mW/cm²时，即使不出现孕鼠体温剧烈升高及产生致畸效应仍可致其仔鼠后天的记忆行为出现障碍，5mW/cm²功率无此作用。为探讨其神经生理机制，本实验以皮层体感诱发电位(SEP) 和事件相关电位(ERP)为指标，对5、10mW/cm²及20mW/cm²的脉冲功率孕期辐照对仔鼠后天脑功能的影响进行了电生理研究，以求对其脑功能障碍的神经机制作初步探讨。

1材料与方法

1.1实验动物及孕鼠的获得：Wistar大鼠, 体重(250±25)g，由本校实验动物所提供。黄昏时按雌雄2:1合笼过夜，次日晨以查到阴道栓作为受孕标志，记为受孕第0天。根据前期实验结果对受孕大鼠分别进行5、10、20mW/cm²功率密度的脉冲波辐照，于孕6～16天期间隔日进行，20分钟/次，另设假辐照组作对照。

1.2微波源及辐照方式：频率为X波段的脉冲波源,辐照时动物置于反射系数近似零的尖壁微波暗室内，大鼠置于有机玻璃盒内，动物长轴与电场极化方向一致,角锥喇叭天线在远场区辐照全身,功率密度由公式S＝2.957P/r²计算(其中S－受照功率密度,单位mW/cm²,P－天线功率,单位mW,r－动物距天线距离,单位cm),该公式已经校正。

1.3仔鼠SEP及ERP记录：各组孕鼠让其自然分娩，于出生三月后进行电生理实验。SEP记录方法是：25%乌拉坦5ml/kg，ip，动物麻醉后分离右侧坐骨神经，然后固定于VDT-1型脑立体定位仪上(西安光学仪器厂)，做头部正中切口，暴露颅顶，在冠状缝右侧开一直径2.5mm的小孔，保留硬脑膜完整，用本校野战外科研究所研制的SYD4228 型生理实验系统记录SEP。记录银球电极置硬脑膜表面， 参考电极置于同侧头皮切口，刺激电极置于对侧坐骨神经，刺激频率2Hz，波宽0.5ms，电流5～15 mA(选择最适刺激强度)，带通1～1000Hz，叠加100次。实验在屏蔽室内进行，室温（20±1）℃，动物妥善接地。 实验结果存盘待分析。

ERP记录方法：正式记录前三天首先对大鼠进行每日两次， 每次30分钟的声刺激训练，方法如下：将大鼠置于暗箱内，箱底为可通电铜栅，给以500和1000Hz两种短声刺激， 前者占85%，为F刺激(Frequent stimuli),后者占15%，为R刺激(rare stimuli)，R刺激随机分布于F刺激中，两种短声的持续时间均为100ms，间隔2s，扬声器置于大鼠上方40cm，，双耳给声。选择1000Hz的R刺激为靶刺激，R刺激后立即给予足底电刺激，以提高大鼠对靶刺激的注意力。足底刺激为方波，波宽5ms，频率64 Hz，持续1s， 强度以引起大鼠足底抖动为宜。第4天进行P300样电位记录。大鼠在乙醚麻醉下行气管切开插管及头部开颅钻孔手术，暴露硬脑膜，钻孔直径2mm，坐标P1.5，L1.0，待其清醒后ip0.01% 筒箭毒(1mg/kg)制动，呼吸机控制呼吸，然后将大鼠固定于立体定位仪上(暴露双耳)，用Dantec-2000C型神经肌电记录仪进行300记录。银球记录电极置于硬脑膜表面，参考电极置于鼻尖，地极置于同侧耳根，电极阻抗＜5 kΩ，带通0.5～100Hz， 灵敏度50μV，扫描时间1000ms，平均60次，声刺激方案同上述，由R刺激触发扫描。每只大鼠重复记录两次。

2结果

2.1脉冲微波对孕鼠子代SEP的影响

刺激大鼠坐骨神经于其对侧大脑皮层体感区可记录到稳定的SEP，正常的皮层SEP由一个向下的正性波(P)和一个向上的负性波(N)组成，在P波之前偶可记录到一小的正性波，未列入分析。图1为各组SEP测量值，包括各波峰潜伏期和振幅，统计表明辐照后SEP各波峰潜伏期和振幅无明显变化,即5～20mW/cm²功率的脉冲微波孕期辐照未对子代成鼠SEP 造成明显影响。

图1各组仔鼠SEP这P、N波的峰潜伏期和波幅值的比较

2.2脉冲微波对孕鼠子代ERP的影响

正常大鼠受过声刺激训练后在其额叶皮层可记录到清晰的P3样电位，为声刺激后250～600ms内出现的正相波，该电位与人P3电位有类似特征^[4]。图2为各组仔鼠P3波参数的测量值比较,包括峰潜伏期和波幅。统计发现，与对照组相比,5mW/cm²辐照组仔鼠的 P3样电位参数并无变化;但在10～20mW/cm²辐照组,子鼠P3样电位参数则出现明显改变，表现为潜伏期显著延长，但波幅变化不显著。

图2各仔鼠P3波参数的测量值比较

3讨论

SEP已广泛用于临床，对脑、脊髓损害的定位诊断、 病情及预后判断具有重要价值^[5]。大鼠SEP各波中最易引出的是近场电位，常表现为P、N双相波，其它远场电位例如起源于外周或脊髓的正相波记录则较为困难。由于体感传导的路径漫长而复杂，所以传导路中某一部分的损害常导致SEP特定波形的延迟、减弱或消失。 本实验测量了正常和受微波辐照孕鼠的子代成鼠SEP变化，结果表明5～20mW/cm²的脉冲微波孕期辐照并未造成子代成鼠SEP变化， 即使这部分仔鼠的记忆行为实验表现出障碍。

分析SEP变化不与记忆行为变化同步的可能原因是：10～20mW/cm²微波场强孕期辐照导致的仔鼠记忆障碍可能仅仅是神经系统的功能性障碍尤其是高级功能障碍，不伴有皮层、皮层下结构的损害，不足以造成神经冲动传导的延搁。

P300是内源性事件相关电位成分中峰潜代期在300ms 左右的晚期正相电位，通常认为该电位与人类认知功能有关，为信号加工的特有电位^[6]。已在大量器质或功能性脑损伤研究中发现P300电位异常常伴随出现，如中风、癫痫、精神分裂症等^[7]。 动物的相应电位称 P300样或P3样电位<