مقدمه

در سال‏های اخیر دستیابی به فناوری نوین، بشر را قادر ساخته است تا طیف‏ها و شدت‏های متفاوتی از میدان‏های الکترومغناطیسی ایجاد نموده و از آن برای افزایش کیفیت زندگی، خدمات ارتباطی و مخابراتی، خدمات پزشکی و بهداشتی بهره جوید. در کنار این مزایا نگرانی‏هایی نیز در جامعه علمی وجود دارد که به تاثیرگذاری احتمالی این میدان‏ها بر فرآیندهای زیستی و متابولیسم بدن و سازوکارهای سلولی و مولکولی موجودات زنده معطوف می‏باشد (1). تاثیرات مخرب احتمالی مواجهه با میدان‏های الکتریکی و مغناطیسی از زمانی‏که اولین گزارش در سال ۱۹۷۹توسط whertteimer وleeper (2) به‏رابطه میدان‏های الکترومغناطیسی و سرطان در کودکان پرداخت، توجه مردم و محافل علمی را به‏خود جلب کرد. Pedersen و همکاران (3) مطالعه کوهورتی را برروی 32006 نفر که در معرض امواج الکترومغناطیسی در محیط کارشان از سال 1982 تا 2010 قرار داشتند انجام دادند، نتایج نشان داد که مواجهه طولانی مدت با امواج الکترومغناطیسی ریسک وخطر بیماری‏هایی ازجمله دمانس یا زوال عقل، بیماری‏های مربوط به نورون حرکتی، موتیپل اسکلروز، صرع و پارکینسون را افزایش می‏دهد. هم‏چنین گزارش شده که مواجهه شغلی با امواج الکترومغناطیسی، خطر بیماری‏های قلبی و عروقی را افزایش می‏دهد (4). در مطالعات حیوانی بیان شده است که میدان‏های الکترومغناطیسی با فرکانس پایین فعالیت سیستم عصبی مرکزی و پیرامونی را تغییر می‏دهند، ازجمله این تغییرات می‏توان به کاهش سلول‏های هرمی شکل ناحیه هیپوکامپ (5) وکاهش دندریت نورون‏های هیپوکامپ، تغییر در سنتز نوروترنسمیترها در پایانه‏های عصبی و گانگلیونی (6)، کاهش تراکم خارهای دندریتی نورون‏های هرمی هیپوکامپ و کاهش حافظه شناختی و یادگیری که نتیجه چنین تغییراتی عمل‏کرد نورون‏ها را متاثر ساخته و درنهایت می‏تواند منجر به تغییرات عمده رفتاری و شناختی شود (7و8). با وجود تعداد زیادی از مطالعات انجام شده هم‏چنان نتیجه قطعی و مشخصی در مورد اثرات این میدان‏ها وجود ندارد و هم‏چنان بسیاری از جنبه‏های این اثرات ناشناخته باقی مانده است. از طرفی با توجه به گستردگی و پراکندگی روزافزون این میدان‏ها در محیط عمومی در دنیای امروز که بشر را در معرض محدوده‏های متفاوتی ازاین میدان‏ها قرار داده است براهمیت بررسی و مطالعه تمامی جوانب این اثرات می‏افزاید. مطالعات زیادی وجود داردکه بیان می‏دارد نورون‏های حرکتی نسبت به امواج الکترومغناطیسی آسیب پذیرند. مرگ نورون‏ها و سلول‏های گلیال و ازدست دادن میلین در اثر قرارگیری در معرض این امواج (9)، باعث افزایش ریسک بیماری‏های حاصل از تخریب نورون‏ها مانند آلزایمر و پارکینسون می‏شود (10، 11). نقش کارکردی مهم ناحیه حرکتی اولیه لوب پیشانی مغز به‏ویژه سلول‏های هرمی در ارتباطات حرکتی و ایجاد مسیرهای حرکتی در مقالات بسیاری مورد بررسی قرار گرفته است (12). ازآن جایی‏که نورون‏های بزرگ لایه هرمی داخلی قشر پیشانی مغز (نورون‏های هرمی) در مقایسه با نورون‏های کوچک (اینتر نورون‏ها) نسبت به کاهش اکسیژن و یا دیگر عوامل استرس‏زا مقاوم ترند (13)، لذا درصورت بروز تغییرات دژنراتیو در نورون‏های بزرگ هرمی دراثر قرارگیری در معرض امواج الکترومغناطیس می‏توان استنباط نمود که تغییرات هیستولوژیکی نورون‏ها را در دیگر قسمت‏های بافت مغزی نیز شاهد خواهیم بود. لذا هدف از مطالعه کنونی بررسی اثرات هم‏زمان رفتاری و هیستومورفومتری امواج الکترومغناطیس فرکانس پایین برروی این ناحیه از مغز می‏باشد.

مواد و روش‌ها

تعداد 20 سر موش صحرایی نر بالغ نژاد ویستار در محدوده وزنی 170-220 گرم در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش(IR.BMSU.REC.1397.291)  کلیه موازین اخلاقی کار با حیوانات آزمایشگاهی رعایت شده است. موش‏های صحرایی در اتاق پرورش حیوانات در قفس‏های مخصوص نگه‏داری شدند و غذا و آب حیوانات در قفس تامین شد.  نگه‏داری حیوانات در دمای 2±22 درجه سانتی‏گراد انجام گرفت. هم‏چنین حیوانات 12 ساعت در تاریکی و 12 ساعت در روشنایی قرار گرفتند. به‏مدت 14 روز به حیوانات فرصت داده شد تا با محیط سازگاری پیدا کنند.

شبیه‏سازی امواج الکترومغناطیسی:حیوانات به‏صورت تصادفی به‏چهار گروه تقسیم  شدند و در هر گروه تعداد 5 سر موش صحرایی قرار داده شد. حیوانات در اتاق آنتن که دارای پوشش محافظتی سیگنال‏ها به‏منظور جلوگیری از خروج امواج شوک الکترومغناطیسی طراحی شده تحت بررسی قرار گرفتند. سه گروه موش صحرایی تجربی به‏صورت مجزا به‏ترتیب در معرض امواج با فرکانس (تجربی 1) MHz900، (تجربی2) MHz 1800، (تجربی3)MHz  2450 و به‏ترتیب با توان 1، 2 و 20 وات بر کیلوگرم قرار داده شدند. حیوانات به‏مدت یک ماه روزانه 4 ساعت درون اتاق آنتن در معرض تابش امواج  با فرکانس‏های فوق که توسط دستگاه مولد امواج (ساخت شرکت صاایران و موجود در دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله) تولید می‏شد، قرار گرفتند (شکل 1). گروه کنترل با شرایط فوق در حالی‏که دستگاه تولید امواج خاموش است درون اتاق آنتن قرار داده شد.

شکل 1: دستگاه مولد امواج الکترومغناطیسی

آزمون زمینه باز: به‏منظور ارزیابی فعالیت حرکتی از آزمون زمینه باز در پایان هفته چهارم و بعد از دریافت امواج استفاده شد. این ازمون برای پاسخ‏های رفتاری مانند فعالیت حرکتی و رفتار جست‏وجوگرانه استفاده می‏شود. برای انجام این ازمون از یک جعبه روباز که کف آن توسط خطوطی به 9 مربع مساوی تقسیم‏بندی شده استفاده شد. پهنه جعبه به دو ناحیه محیط و مرکز تقسیم شد و هم‏چنین رنگ دو قسمت با یک‏دیگر متفاوت می‏باشد. 3 مربع در مرکز و 6 مربع در محیط قرار گرفتند (شکل 2). برای انجام این آزمون حیوان به‏آرامی و به‏صورت تصادفی در یکی از چهارگوشه جعبه قرار داده شد و اجازه می‏دهیم که محیط جعبه را آزادانه به‏مدت 5 دقیقه کاوش کند. در طول این مدت رفتار موش توسط دوربینی که در بالای جعبه تعبیه شده ردگیری و ثبت شد و توسط نرم افزار مربوطه محاسبه شد. افزایش در زمان گذرانده شده و تعداد ورود به مرکز می‏تواند به‏عنوان یک اثر شبه ضداضطرابی محسوب شود، هم‏چنین ورود به مربعات مرکزی به‏منظور ارزیابی رفتار جست‏وجوگرانه و کل مسافت طی شده به‏عنوان شاخصی از فعالیت حرکتی در نظر گرفته می‏شود (14).

شکل 2: دستگاه آزمون زمینه باز

مطالعات هیستومورفومتری:در پایان مطالعه و پس از اتمام تابش امواج الکترومغناطیسی، حیوانات توسط ماده بی‏هوشی کشته شدند. و مغز حیوانات از داخل حفره کرانیوم خارج و با مطالعه دقیق اطلس پاکسینوس توسط برش کرونال ناحیه حرکتی لوب پیشانی مغز موش‏های صحرایی جدا شد (15). بافت جداسازی شده جهت پروسه بافت‏شناسی در فرمالین 10 درصد به‏مدت یک هفته فیکس شد. سپس مراحل پردازش بافتی توسط دستگاه پروسسور بافتی انجام شد. بعد از قالب‏گیری نمونه‏ها برش‏های سریالی 5 میکرومتری توسط میکروتوم روتاری زده شد و درنهایت از هر نمونه تعداد 100 مقطع تهیه شد. رنگ‏آمیزی نمونه‏ها توسط کریسیل ویولت (شمارش نورون‏های لایه هرمی داخلی) و هماتوکسیلین و ائوزین (ضخامت قشر لوب پیشانی) انجام شد.

بررسی شمارش نورون های لایه هرمی داخلی قشر لوب پیشانی:برش‏های تهیه شده 5 میکرومتری ناحیه حرکتی لوب پیشانی که به‏روش کریسیل ویولت رنگ‏آمیزی شدند. در این رنگ‏آمیزی، اجسام نیسل جسم سلولی نورون‏ها به‏رنگ آبی لاجوردی یا بنفش می‏شوند و جهت بررسی لایه هرمی داخلی قشر پیشانی مورد ارزیابی قرارگرفتند. ناحیه حرکتی قسر پیشانی شناسایی شد و عکس برداری توسط میکروسکوپ مجهز به دوربین و متصل به رایانه با بزرگ‏نمایی 400 برابر از انجام شد. برای محاسبه تعداد نورون‏های لایه هرمی داخلی قشر پیشانی از تکنیک دیسکتور فیزیکی استفاده شد. برای انجام این تکنیک تصویر دو مقطع بافتی پشت سر هم توسط دو پروژکتور روی میز کار انداخته شد. تصویر مقطع اول به‏عنوان مرجع و مقطع دوم به‏عنوان شاهد درنظر گرفته شد. سپس برای شمارش یک ترانسپرنت متشکل از فریم‏هایی با ابعاد 13×13 میلی‏متر به‏طور تصادفی روی نمونه قرار گرفت. این فریم دارای یک خط آزاد (نقطه چین) و یک خط ممنوعه (پررنگ) می‏باشد. برای شمارش تعداد نورون‏هایی شمارش می‏شدند که اولا با خط ممنوعه برخورد نداشته باشند ثانیا در تصویر مقطع شاهد هم مشاهده نشوند. براین اساس تعداد نورون‏ها شمارش شد و با استفاده از فرمول زیر تعداد نورون‏های لایه هرمی داخلی محاسبه شد) 16(.

تخمین تعداد کل یک جزو از یک نمونه (بافت)

N=N_v × V( _Ref )

تعداد کل = N                                                                           

N_v = تعداد اجزاء در واحد حجم

حجم کل بافت (نمونه) = (_R) V

     (_Ref) V نتیجه استفاده از روش کاوالیری است   

آنالیز آماری

تمامی داده‏ها به‏صورت Mean±SEM  بیان شدند. هم‏چنین از آنالیز واریانس یک‏طرفه (one-way ANOVA) و در صورت اختلاف معنی‏دار از آزمون پارامتریک Tukey جهت مقایسه استفاده شد. جهت رسم نمودار از برنامه 2016Microsoft Excel  استفاده شد. در مورد کلیه یافته‏ها اختلاف در سطح 05/0p˂ به‏عنوان سطح معنی‏دار در نظر گرفته شد.

نتایج

نتایج حاصل از میانگین مسافت طی شده اختلاف معنی‏داری در گروه‏های مختلف نشان داد. میانگین مسافت طی شده در گروه‏های تجربی 1، 2 و 3 نسبت به گروه کنترل کاهش پیدا کرد و این کاهش معنی‏دار بود. هم‏چنین میانگین مسافت طی شده در گروه تجربی 3 در مقایسه با گروه‏های تجربی 1 و 2، و گروه تجربی 2 در مقایسه با گروه تجربی1 کاهش معنی‏داری داشت (جدول 1 و نمودار 1).

جدول 1: مقایسه میانگین متغییرهای آزمون زمینه باز و هیستومورفومتری در گروه‏های مطالعه. # نشان دهنده اختلاف معنی‏دار با گروه کنترل، &  نشان دهنده اختلاف معنی‏دار با گروه (تجربی1)MHz  900، $ نشان دهنده اختلاف معنی‏دار با گروه (تجربی2)  MHz1800

نتایج حاصل از میانگین زمان سپری شده اختلاف معنی‏داری در گروه‏های مختلف نشان داد. میانگین زمان سپری شده در گروه‏های تجربی 1، 2 و3 نسبت به گروه کنترل کاهش پیدا کرد و این کاهش معنی‏دار بود (جدول 1 و نمودار 2). نتایج حاصل از ضخامت قشر پیشانی اختلاف معنی‏داری در گروه‏های مختلف نشان داد. ضخامت قشر پیشانی درگروه‏های تجربی 2 و3 نسبت به گروه کنترل کاهش معنی‏داری داشت. هم‏چنین ضخامت قشر پیشانی گروه تجربی 3 در مقایسه با گروه‏های تجربی 1و2 کاهش معنی‏داری یافته است (شکل 3 ، جدول1 و نمودار 3).

نتایج حاصل از شمارش تعداد سلول های لایه هرمی داخلی قشر پیشانی اختلاف معنی داری در گروه های مختلف نشان داد. شمارش تعداد سلول های لایه هرمی داخلی درگروه های تجربی 1، 2 و3 نسبت به گروه کنترل کاهش پیدا کرد( شکل 4( و این کاهش معنی دار بود. هم‏چنین شمارش تعداد سلول‏های لایه هرمی داخلی گروه تجربی 3 در مقایسه با گروه‏های تجربی 1، 2 کاهش معنی‏داری داشت (جدول 1 و نمودار 4).

بحث

میدان‏های الکترومغناطیسی فرکانس پایین یکی از فاکتورهای محیطی است که می‏تواند اثرات گسترده‏ای برروی فعالیت‏های زیستی موجودات زنده داشته باشد. انسان‏ها در جامعه مدرن درمعرض انتشار بسیار زیادی از میدان‏های الکترومغناطیس  با فرکانس‏های متفاوت هستند (17). یکی از وسایل الکترونیکی که در زندگی روزمره انسان‏ها کاربرد فراوان دارد تلفن همراه است که دارای، فرکانس‏های MHz 900 و MHz 1800 با شدت توان 2 و 1 وات بر کیلوگرم می‏باشد (18). در این مطالعه با استفاده از دستگاه مولد امواج الکترومغناطیسی شبیه‏سازی تابش امواج الکترومغناطیسی تلفن همراه برروی موش‏های صحرایی انجام گرفت. مطالعه حاضر ما تاثیر امواج الکترومغناطیسی در کاهش تعداد نورون‏های لایه هرمی داخلی قشر پیشانی را نشان داد. به‏نظر می‏رسد کاهش تعداد نورون‏ها منجر به کاهش ضخامت قشر پیشانی و هم‏چنین کاهش فعالیت حرکتی می‏شود. باتوجه به نقش مهم نورون‏های هرمی داخلی قشر پیشانی در مسیر قشری نخاعی و تاثیر این نورون‏ها در حرکت و فعالیت عضلات اسکلتی، می‏توان استنباط کرد که آسیب و یا تغییرات دژنراتیو این نورون‏ها منجر به تغییرات در آزمون رفتاری به‏صورت کاهش فعالیت حرکتی شده است. این یافته‏ها با مطالعات صورت گرفته توسط Salford مطابقت دارد (19).

در مطالعه‏ای نشان دادند که امواج MHz 900، MHz 1800، MHz 2450 با شدت توان 04/1 وات بر کیلوگرم به‏مدت دو ماه و روزانه 1 ساعت باعث تغییرات هیستوپاتولوژیک در کورتکس فرونتال و ساقه مغز شد که شامل سیتوپلاسم چروکیده شده و هسته‏های پیکنوزی تیره و کاهش تعداد نورون‏های گروه‏های تجربی در مقایسه با گروه کنترل بود (20) ، این نتایج با یافته‏های تحقیق حاضر ما هم‏خوانی دارد. در عین حال مطالعه‏ای که برای بررسی اثر امواج الکترومغناطیسی ساطع شده از موبایل برروی پتانسیل حرکتی موتور (MEPs) کورتکس انسان انجام شد حاکی از آن بود که قرارگیری در معرض امواج الکترومغناطیسی موبایل با فرکانس  MHz1800 به‏مدت 30 دقیقه در یک روز نمی‏تواند باعث ایجاد تغییر در پتانسیل حرکتی نورون‏های کورتکس ناحیه حرکتی و یا اینترنورون‏ها شود (21)، این نتایج با یافته‏های تحقیق حاضر ما هم‏خوانی ندارد که می‏تواند به‏علت تفاوت در مدل که در این مطالعه از مدل انسانی استفاده شده و هم‏چنین مدت زمان کوتاه مواجهه با امواج ناشی از تلفن همراه باشد. هم‏چنین در پژوهشی موش های سوری نر بالغ را در معرض امواج الکترومغناطیسی MHz 835 با شدت توان 4 وات بر کیلوگرم به‏مدت 12 هفته و روزانه 5 ساعت قرار دادند. نتایج آزمون زمینه باز افزایش معنی‏دار در مسافت طی شده و میزان حرکت حیوانات را در گروه تجربی نشان داد (22)، این نتایج با یافته‏های تحقیق حاضر در تضاد است که می‏تواند به‏دلیل تفاوت در فرکانس و شدت امواج ساطع شده باشد. در مطالعه‏ای امواج الکترومغناطیسی موبایل را به‏مدت 28 روز و روزانه 6 ساعت به موش‏های سوری ساطع کردند. نتایج آزمون رفتاری زمینه باز نشان داد که زمان سپری شده در ناحیه مرکزی در گروه‏های تجربی نسبت به گروه کنترل کاهش معنی‏داری وجود داشت (23)، یافته‏های این مطالعه نیز با تحقیق حاضر ما هم‏خوانی دارد.

درمطالعات متعددی گزارش شده که امواج الکترومغناطیسی تلفن همراه باعث افزایش استرس اکسیداتیو و رادیکال‏های آزاد در محیط سلولی(24) و بافت‏های مختلف مانند کلیه(25)، مغز (26)، تیموس(27)، قرنیه و عدسی چشم(28)، ظرفیت آنتیاکسیدانتی خون (29)، بیضه(30)، کبد و کلیه(31)، طناب نخاعی(32)، اسپرم (33)، غدد تیروئید (34)، اپی‏تلیوم قرنیه انسانی (35)، لنفوسیت‏های خون انسانی (36) و پلاکت‏های خون انسانی (37) می‏شود. افزایش استرس اکسیداتیو باعث افزایش نشت آلبومین و جذب آن از سد خونی مغزی می‏شود. نشت آلبومین توسط نورون‏های بافت مغز جذب شده و متعاقبا باعث تغییرات هیستوپاتولوژیک در نورون‏ها خواهد شد. این تغییرات شامل هسته‏های پیکنوزی تیره، سیتوپلاسم چروکیده و کاهش در تعداد نورون‏های کورتکس مغز می‏باشد (38، 39).

نتیجه­گیری

یافته‏های این پژوهش نشان داده است که امواج الکترومغناطیس با فرکانس پایین موجب کاهش فعالیت حرکتی، کاهش در ضخامت و کاهش تعداد سلول‏های لایه هرمی داخلی قشر پیشانی ناحیه حرکتی مغز موش‏های صحرایی می‏شود لذا ضمن توجه کافی و انجام پژوهش‏های لازم برای بررسی و تعیین دقیق مکانیسم اثرگذاری این امواج در آسیب‏های سیستم عصبی، حتی المقدور توصیه می‏شود از استفاده غیرضروری و طولانی مدت دستگاه‏های مولد این امواج اجتناب شود.

 تشکر و قدردانی

نتایج این پژوهش براساس پایان‏نامه کارشناسی ارشد آقای مهدی نظری استخراج شده است و با حمایت اساتیدگروه علوم تشریح و مرکز علوم اعصاب دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله (عج) انجام شد.