УДК

612.8:57.042

DOI

10.37482/2687-1491-Z256

Сведения об авторах

Наталия Игоревна Хорсева* ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3444-0050
*Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук (Москва, Россия)
**Севастопольский государственный университет (Севастополь, Россия)
***Академический научно-исследовательский институт физических методов лечения, медицинской климатологии и реабилитации имени И.М. Сеченова (Ялта, Республика Крым, Россия)

Аннотация

Данная статья является продолжением серии обзоров по изучению влияния электромагнитных полей радиочастотного диапазона (ЭМП РЧ) на нервную систему молодых животных in vitro и in vivo1. В первом обзоре рассмотрены изменение потенциала действия, проницаемости гематоэнцефалического барьера, морфологические трансформации клеток и миелиновой оболочки, а также материалы, указывающие на разнообразие подходов к изучению воздействия ЭМП РЧ. Во втором обзоре дан анализ морфогистологических изменений структур центральной нервной системы, в первую очередь гиппокампа, который участвует в формировании эмоций и пространственной памяти, необходимой для навигации, а также в консолидации памяти (переходе кратковременной в долговременную). Поскольку выявленные изменения в гиппокампе могут отразиться на когнитивных процессах и поведении, в настоящей статье изучены экспериментальные данные, полученные с помощью поведенческих тестов, о влиянии ЭМП РЧ, Wi-Fi и 5G на когнитивные процессы и психоэмоциональное состояние молодых животных (крыс и мышей). Проанализированы методы изучения когнитивных процессов и психоэмоционального состояния у грызунов, а также изменения пространственной памяти, уровней тревожно-подобного поведения, страха, стресса и депрессивно-подобного поведения при воздействии ЭМП РЧ различных частотных диапазонов (от 900 МГц до 10 ГГц), Wi-Fi и 5G. Представленные результаты позволяют считать доказанным негативное влияние электромагнитных полей сотовой связи на нервную систему молодых животных и дать опосредованную оценку возможных негативных изменений в организме детей и подростков как самой уязвимой к любым факторам внешней среды части населения. Эти данные следует учитывать при разработке отдельных регламентов использования ЭМП РЧ для молодого населения и/или корректировке существующих стандартов в контексте возрастающего электромагнитного загрязнения.

Ключевые слова

электромагнитное поле радиочастотного диапазона, Wi-Fi, 5G, пространственная память, тревожность, тревожно-подобное поведение, депрессивно-подобное поведение, молодые животные

Список литературы

1. Хорсева Н.И., Григорьев П.Е. Эффекты воздействий радиочастотных электромагнитных полей на нервную систему. Эксперименты in vivo (обзор) // Журн. мед.-биол. исслед. 2024. Т. 12, No 3. С. 383–398. https://doi.org/10.37482/2687-1491-Z195
2. Амикишиева А.В. Поведенческое фенотипирование: современные методы и оборудование // Информ. вестн. ВОГиС. 2009. Т. 13, No 3. С. 529–542.
3. Беляков В.И., Громова Д.С., Попова Н.Р., Мякишева Ю.В. Современные методы изучения поведения грызунов в модельных биомедицинских исследованиях (обзор проблемы) // Соврем. вопр. биомедицины. 2022. Т. 6, No 4 (21). Ст. No 1. https://doi.org/10.51871/2588-0500_2022_06_04_1
4. Хорсева Н.И., Григорьев П.Е. Электромагнитные поля сотовой связи как фактор риска для здоровья детей и подростков (обзор) // Анализ риска здоровью. 2023. No 2. С. 186–193. https://doi.org/10.21668/health.risk/2023.2.18
5. Хорсева Н.И., Григорьев П.Е. К оценке риска негативного воздействия электромагнитных полей сотовой связи на центральную нервную систему детей и подростков (обзор). Часть 2. Параметры когнитивных процессов // Анализ риска здоровью. 2024. No 3. С. 146–154. https://doi.org/10.21668/health.risk/2024.3.15
6. Lai Y.-F., Wang H.-Y., Peng R.-Y. Establishment of Injury Models in Studies of Biological Effects Induced by Microwave Radiation // Mil. Med. Res. 2021. Vol. 8, No 1. Art. No 12. https://doi.org/10.1186/s40779-021-00303-w
7. Narayanan S.N., Kumar R.S., Potu B.K., Nayak S., Mailankot M. Spatial Memory Performance of Wistar Rats Exposed to Mobile Phone // Clinics (Sao Paulo). 2009. Vol. 64, No 3. P. 231–234. https://doi.org/10.1590/s1807-59322009000300014
8. Fragopoulou A.F., Miltiadous P., Stamatakis A., Stylianopoulou F., Koussoulakos S.L., Margaritis L.H. Whole Body Exposure with GSM 900MHz Affects Spatial Memory in Mice // Pathophysiology. 2010. Vol. 17, No 3. P. 179–187. https://doi.org/10.1016/j.pathophys.2009.11.002
9. Deshmukh P.S., Banerjee B.D., Abegaonkar M.P., Megha K., Ahmed R.S., Tripathi A.K., Mediratta P.K. Effect of Low Level Microwave Radiation Exposure on Cognitive Function and Oxidative Stress in Rats // Indian J. Biochem. Biophys. 2013. Vol. 50, No 2. P. 114–119.
10. Wang H., Peng R., Zhou H., Wang S., Gao Y., Wang L., Yong Z., Zuo H., Zhao L., Dong J., Xu X., Su Z. Impairment of Long-Term Potentiation Induction Is Essential for the Disruption of Spatial Memory After Microwave Exposure // Int. J. Radiat. Biol. 2013. Vol. 89, No 12. P. 1100–1107. https://doi.org/10.3109/09553002.2013.817701
11. Sharma A., Sisodia R., Bhatnagar D., Saxena V.K. Spatial Memory and Learning Performance and Its Relationship to Protein Synthesis of Swiss Albino Mice Exposed to 10 GHz Microwaves // Int. J. Radiat. Biol. 2014. Vol. 90, No 1. P. 29–35. https://doi.org/10.3109/09553002.2013.835883
12. Qiao S., Peng R., Yan H., Gao Y., Wang C., Wang S., Zou Y., Xu X., Zhao L., Dong J., Su Z., Feng X., Wang L., Hu X. Reduction of Phosphorylated Synapsin I (ser-553) Leads to Spatial Memory Impairment by Attenuating GABA Release After Microwave Exposure in Wistar Rats // PLoS One. 2014. Vol. 9, No 4. Art. No e95503. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0095503
13. Saikhedkar N., Bhatnagar M., Jain A., Sukhwal P., Sharma C., Jaiswal N. Effects of Mobile Phone Radiation (900 MHz Radiofrequency) on Structure and Functions of Rat Brain // Neurol. Res. 2014. Vol. 36, No 12. P. 1072–1079. https://doi.org/10.1179/1743132814y.0000000392
14. Li H.-J., Peng R.-Y., Wang C.-Z., Qiao S.-M., Yong Z., Gao Y.-B., Xu X.-P., Wang S.-X., Dong J., Zuo H.-Y., Li Z., Zhou H.-M., Wang L.-F., Hu X.-J. Alterations of Cognitive Function and 5-HT System in Rats After Long Term Microwave Exposure // Physiol. Behav. 2015. Vol. 140. P. 236–246. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2014.12.039
15. Narayanan S.N., Kumar R.S., Karun K.M., Nayak S.B., Bhat P.G. Possible Cause for Altered Spatial Cognition of Prepubescent Rats Exposed to Chronic Radiofrequency Electromagnetic Radiation // Metab. Brain Dis. 2015. Vol. 30, No 5. P. 1193–1206. https://doi.org/10.1007/s11011-015-9689-6
16. Tang J., Zhang Y., Yang L., Chen Q., Tan L., Zuo S., Feng H., Chen Z., Zhu G. Exposure to 900 MHz Electromagnetic Fields Activates the mkp-1/ERK Pathway and Causes Blood-Brain Barrier Damage and Cognitive Impairment in Rats // Brain Res. 2015. Vol. 1601. P. 92–101. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2015.01.019
17. Deshmukh P.S., Megha K., Nasare N., Banerjee B.D., Ahmed R.S., Abegaonkar M.P., Tripathi A.K., Mediratta P.K. Effect of Low Level Subchronic Microwave Radiation on Rat Brain // Biomed. Environ. Sci. 2016. Vol. 29, No 12. P. 858–867. https://doi.org/10.3967/bes2016.115
18. Sharma A., Kesari K.K., Saxena V.K., Sisodia R. Ten Gigahertz Microwave Radiation Impairs Spatial Memory, Enzymes Activity, and Histopathology of Developing Mice Brain // Mol. Cell. Biochem. 2017. Vol. 435, No 1–2. P. 1–13. https://doi.org/10.1007/s11010-017-3051-8
19. Zhang J.-P., Zhang K.-Y., Guo L., Chen Q.-L., Gao P., Wang T., Li J., Guo G.-Z., Ding G.-R. Effects of 1.8 GHz Radiofrequency Fields on the Emotional Behavior and Spatial Memory of Adolescent Mice // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2017. Vol. 14, No 11. Art. No 1344. https://doi.org/10.3390/ijerph14111344
20. Wang H., Tan S., Xu X., Zhao L., Zhang J., Yao B., Gao Y., Zhou H., Peng R. Long Term Impairment of Cognitive Functions and Alterations of NMDAR Subunits After Continuous Microwave Exposure // Physiol. Behav. 2017. Vol. 181. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2017.08.022
21. Tan S., Wang H., Xu X., Zhao L., Zhang J., Dong J., Yao B., Wang H., Zhou H., Gao Y., Peng R. Study on Dose-Dependent, Frequency-Dependent, and Accumulative Effects of 1.5 GHz and 2.856 GHz Microwave on Cognitive Functions in Wistar Rats // Sci. Rep. 2017. Vol. 7, No 1. Art. No 10781. https://doi.org/10.1038/s41598-017-11420-9
22. Zhi W.-J., Peng R.-Y., Li H.-J., Zou Y., Yao B.-W., Wang C.-Z., Liu Z.-H., Gao X.-H., Xu X.-P., Dong J., Zhao L., Zhou H.-M., Wang L.-F., Hu X.-J. Microwave Radiation Leading to Shrinkage of Dendritic Spines in Hippocampal Neurons Mediated by SNK–SPAR Pathway // Brain Res. 2018. Vol. 1679. P. 134–143. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2017.11.020
23. Varghese R., Majumdar A., Kumar G., Shukla A. Rats Exposed to 2.45 GHz of Non-Ionizing Radiation Exhibit Behavioral Changes with Increased Brain Expression of Apoptotic Caspase 3 // Pathophysiology. 2018. Vol. 25, No 1. P. 19–30. https://doi.org/10.1016/j.pathophys.2017.11.001
24. Sharaf N.E., Galal A.F., El-Sawy M.S., Shalby A.B., Sayed A.H., Ahmed H.H. Role of Designed Bio-Geometrical Forms in Antagonizing Neurobehavioral Burden of Wi-Fi Radiation: Evidence-Based Experimental Study // Biomed. Pharmacol. J. 2019. Vol. 12, No 3. https://dx.doi.org/10.13005/bpj/1751
25. Tan S., Wang H., Xu X., Zhao L., Zhang J., Dong J., Yao B., Wang H., Hao Y., Zhou H., Gao Y., Peng R. Acute Effects of 2.856 GHz and 1.5 GHz Microwaves on Spatial Memory Abilities and CREB-Related Pathways // Sci. Rep. 2021. Vol. 11, No 1. Art. No 12348. https://doi.org/10.1038/s41598-021-91622-4
26. Zhu R., Wang H., Xu X., Zhao L., Zhang J., Dong J., Yao B., Wang H., Zhou H., Gao Y., Peng R. Effects of 1.5 and 4.3 GHz Microwave Radiation on Cognitive Function and Hippocampal Tissue Structure in Wistar Rats // Sci. Rep. 2021. Vol. 11, No 1. Art. No 10061. https://doi.org/10.1038/s41598-021-89348-4
27. Wang H., Liu Y., Sun Y., Zhao L., Dong J., Xu X., Wang H., Zhang J., Yao B., Zhao X., Liu S., Zhang K., Peng R. Changes in Rat Spatial Learning and Memory as Well as Serum Exosome Proteins After Simultaneous Exposure to 1.5 GHz and 4.3 GHz Microwaves // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2022. Vol. 243. Art. No 113983. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.113983
28. Zheng R., Zhang X., Gao Y., Gao D., Gong W., Zhang C., Dong G., Li Z. Biological Effects of Exposure to 2650 MHz Electromagnetic Radiation on the Behavior, Learning, and Memory of Mice // Brain Behav. 2023. Vol. 13, No 6. Art. No e3004. https://doi.org/10.1002/brb3.3004
29. Wang H., Song L., Zhao L., Wang H., Xu X., Dong J., Zhang J., Yao B., Zhao X., Peng R. The Dose-Dependent Effect of 1.5-GHz Microwave Exposure on Spatial Memory and the NMDAR Pathway in Wistar Rats // Environ. Sci. Pollut. Res. 2023. Vol. 30, No 13. P. 37427–37439. https://doi.org/10.1007/s11356-022-24850-4
30. Wang H., Liu Y., Sun Y., Dong J., Xu X., Wang H., Zhao X., Zhang J., Yao B., Zhao L., Liu S., Peng R. Changes in Cognitive Function, Synaptic Structure and Protein Expression After Long-Term Exposure to 2.856 and 9.375 GHz Microwaves // Cell Commun. Signal. 2023. Vol. 21. Art. No 34. https://doi.org/10.1186/s12964-022-01011-1
31. Krivova N.A., Kudabaeva M.S., Zaeva O.B., Borodina S.V., Lepekhina T.B., Pavlenko O.A., Makhmanazarov R.M., Kokin D.S., Shipilov S.E. The Effect of Exposure to RF-EMF from the Laboratory Simulator of 5G NR Base Station on Physiological Parameters and Cognitive Abilities of Male Wistar Rats of Different Ages // Sci. Rep. 2024. Vol. 14, No 1. Art. No 10283. https://doi.org/10.1038/s41598-024-60862-5
32. Чернюк Д.П., Большакова А.В., Власова О.Л., Безпрозванный И.Б. Возможности и перспективы поведенческого теста «Водный лабиринт Морриса» // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2021. Т. 107, No 3. С. 267–287. https://doi.org/10.31857/S0869813921030043
33. Иптышев А.М., Горина Я.В., Лопатина О.Л., Комлева Ю.К., Черных А.И., Белова О.А., Салмина А.Б. Сравнение тестов «Восьмирукавный радиальный лабиринт» и «Водный лабиринт Морриса» при оценке пространственной памяти у экспериментальных животных в ходе нейроповеденческого тестирования // Фундам. и клин. медицина. 2017. Т. 2, No 2. С. 62–69.
34. Keleş A.İ., Yıldırım M., Gedikli Ö., Çolakoğlu S., Kaya H., Baş O., Sönmez O.F., Odacı E. The Effects of a Continuous 1-h a Day 900-MHz Electromagnetic Field Applied Throughout Early and Mid-Adolescence on Hippocampus Morphology and Learning Behavior in Late Adolescent Male Rats // J. Chem. Neuroanat. 2018. Vol. 94. P. 46–53. https://doi.org/10.1016/j.jchemneu.2018.08.006
35. Hao D., Yang L., Chen S., Tian Y., Wu S. 916 MHz Electromagnetic Field Exposure Affects Rat Behavior and Hippocampal Neuronal Discharge // Neural Regen. Res. 2012. Vol. 7, No 19. P. 1488–1492. https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-5374.2012.19.007
36. Hao D., Yang L., Chen S., Tong J., Tian Y., Su B., Wu S., Zeng Y. Effects of Long-Term Electromagnetic Field Exposure on Spatial Learning and Memory in Rats // Neurol. Sci. 2013. Vol. 34, No 2. P. 157–164. https://doi.org/10.1007/s10072-012-0970-8
37. Gupta S.K., Patel S.K., Tomar M.S., Singh S.K., Mesharam M.K., Krishnamurthy S. Long-Term Exposure of 2450 MHz Electromagnetic Radiation Induces Stress and Anxiety Like Behavior in Rats // Neurochem. Int. 2019. Vol. 128. P. 1–13. https://doi.org/10.1016/j.neuint.2019.04.001
38. Gökçek-Saraç Ç., Akçay G., Karakurt S., Ateş K., Özen Ş., Derin N. Possible Effects of Different Doses of 2.1 GHz Electromagnetic Radiation on Learning, and Hippocampal Levels of Cholinergic Biomarkers in Wistar Rats // Electromagn. Biol. Med. 2021. Vol. 40, No 1. P. 179–190. https://doi.org/10.1080/15368378.2020.1851251
39. Зибарев Е.В., Афанасьев А.С., Слюсарева О.В., Булавина И.Д. Исследования влияния Wi-Fi оборудования на организм лабораторных животных // Гигиена и санитария. 2017. Т. 96, No 7. С. 661–664. http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-7-661-664
40. Sharma S., Shukla S. Effect of Electromagnetic Radiation on Redox Status, Acetylcholine Esterase Activity and Cellular Damage Contributing to the Diminution of the Brain Working Memory in Rats // J. Chem. Neuroanat. 2020. Vol. 106. Art. No 101784. https://doi.org/10.1016/j.jchemneu.2020.101784
41. Jiang S., Ma Y., Shi Y., Zou Y., Yang Z., Zhi W., Zhao Z., Shen W., Chen L., Wu Y., Wang L., Hu X., Wu H. Acute Exposure of Microwave Impairs Attention Process by Activating Microglial Inflammation // Cell Biosci. 2024. Vol. 14, No 1. Art. No 2. https://doi.org/10.1186/s13578-023-01162-9
42. Qin T.-Z., Wang X., Du J.-Z., Lin J.-J., Xue Y.-Z., Guo L., Lai P.-P., Jing Y.-T., Zhang Z.-W., Ding G.-R. Effects of Radiofrequency Field from 5G Communications on the Spatial Memory and Emotionality in Mice // Int. J. Environ. Health Res. 2024. Vol. 34, No 1. P. 316–327. https://doi.org/10.1080/09603123.2022.2149708
43. Narayanan S.N., Kumar R.S., Potu B.K., Nayak S., Bhat P.G., Mailankot M. Effect of Radio-Frequency Electromagnetic Radiations (RF-EMR) on Passive Avoidance Behaviour and Hippocampal Morphology in Wistar Rats // Ups. J. Med. Sci. 2010. Vol. 115, No 2. P. 91–96. https://doi.org/10.3109/03009730903552661
44. Murai T., Okuda S., Tanaka T., Ohta H. Characteristics of Object Location Memory in Mice: Behavioral and Pharmacological Studies // Physiol. Behav. 2007. Vol. 90, No 1. P. 116–124. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2006.09.013
45. Kim J.H., Chung K.H., Hwang Y.R., Park H.R., Kim H.J., Kim H.-G., Kim H.R. Exposure to RF-EMF Alters Postsynaptic Structure and Hinders Neurite Outgrowth in Developing Hippocampal Neurons of Early Postnatal Mice // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22, No 10. Art. No 5340. https://doi.org/10.3390/ijms22105340
46. Attah T.A., Ayantunji B., Adamu A., Omede A., Leleji J., Hussiani S., Enemali J.-P., Suleiman Z.I., Dumbiri C., Bwala I., Polok C. Biological Effects of High Radiofrequency Radiation on Wistar Rats: A Literature Review // J. Public Health Int. 2022. Vol. 5, No 2. P. 1–31. https://doi.org/10.14302/issn.2641-4538.jphi-22-4197
47. Belyaev I., Blackman C., Chamberlin K., DeSalles A., Dasdag S., Fernández C., Hardell L., Héroux P., Kelley E., Kesari K., Maisch D., Mallery-Blythe E., Melnick R.L., Miller A., Moskowitz J.M., Sun W., Yakymenko I. Scientific Evidence Invalidates Health Assumptions Underlying the FCC and ICNIRP Exposure Limit Determinations for Radiofrequency Radiation: Implications for 5G // Environ. Health. 2022. Vol. 21, No 1. Art. No 92. https://doi.org/10.1186/s12940-022-00900-9
48. Uche U.I., Naidenko O.V. Development of Health-Based Exposure Limits for Radiofrequency Radiation from Wireless Devices Using a Benchmark Dose Approach // Environ. Health. 2021. Vol. 20, No 1. Art. No 84. https://doi.org/10.1186/s12940-021-00768-1