טלפונים ניידים חולדות Maternal mobile phone exposure alters intrinsic electrophysiological properties of CA1 pyramidal neurons in rat offspring

חשיפה לטלפונים ניידים בזמן ההיריון גורמת לשינוי תכונות אלקטרופיזיולוגיות אינטרינזיות של נוירונים CA1 פירמידליים אצל צאצאי חולדות

הכנת הפרוסות

השתמשנו בצאצאים (זכרים ונקבות, בני 28-30 יום) מקבוצת הבקרה (n = 8) או מקבוצת החולדות שנחשפו ל- EMF בזמן ההיריון (n = 8). החולדות הורדמו באמצעות אתר ולאחר מכן ראשם הוסר. המוחות הוסרו בזריזות והונחו בנוזל שדרה מלאכותי מקורר (ice-cold artificial spinal fluid, ACSF) המכיל 206 מ”מ  סוכרוז, 2.8  מ”מ אשלגן, כלוריד (KCl), 1 מ”מ קלציום כלוריד (CaCl2), 1 מ”מ מגנזיום כלוריד (MgCl2), 2 מ”מ מגנזיום סולפט (MgSO4), 1.25 מ”מ מונוסודיום פוספט (NaH2PO4), 26 מ”מ סודיום ביקרבונט (NaHCO3), ו- 10 מ”מ D- גלוקוז, ולאחר מכן אוזן ל- PH של 7.4 (95% חמצן, 5% פחמן דו חמצני). האוסמולריות הותאמה ל- 295 mOsm. ההיפוקמפוסים הוסרו מהמוח, ופרוסות רוחביות בעובי 300 μm נלקחו באמצעות מיקרוטום ויברציות (725 M, תעשיות קמפדן). לאחר הליך זה, הפרוסות עברו אינקובציה בתוך ACSF המכיל 124 מ”מ סודיום כלוריד, 2.8 מ”מ KCl, 2 מ”מ CaCl2, 2 מ”מ MgSO4, 1.25 מ”מ NaH2PO3, 26 מ”מ NaHCO3, ו-10 מ”מ D-גלוקוז עם אוסמולריות של pH 7.4 295 mOsm במשך לפחות 60 דקות בטמפ’ של 35oC ולאחר מכן נשמרו בטמפ’ החדר (22-25oC) לפני שהועברו לתא תיעוד. עבור כל חולדה, תועד רק נוירון פירמידלי אחד מפיסת מוח אחת.

תיעוד patch clamp כלל-תאי

ביצענו תיעוד patch clamp כלל-תאי (whole-cell patch clamp recording) של צורת זרם ה-clamp מהנוירונים הפירמידליים, כפי שתואר במחקר קודם על ידי הג’אני ועמיתיו, תחת בקרה ויזואלית ישירה באמצעות אופטיקת קונטרסט אינטרפרנציה מבדילה (BX 51WI). הנוירונים הפירמידליים Cal עברו הדמיה בעזרת עדשת אובייקט בטבילת מים 60X באמצעות הדמיית קונטרסט אינטרפרנציה מבדילה מסוג נומרסקי עם תאורה אינפרה-אדומה. ההדמיות נלקחו באמצעות מצלמת מצמד נטען חשמלי (charge coupled device) (ORCA, יפן). הפרוסות עברו סופרפוזיה מתמשכת עם ACSF נורמאלי (1-2 ml/min) בטמפ’ החדר (22-25oC). תיעודי זרמי clamp כלל-תאיים בוצעו מהנוירונים הפירמידליים CA1 באמצעות מגברי multiclamp 700B (Axon Instruments, קליפורניה) עם ממיר Digidata 1440 A/D. התגובות האלקטרופיזיולוגיות סוננו ב- 5 kHz ונדגמו ב- 10 kHz ונשמרו במחשב אישי לשם ניתוח אוף-ליין. פיפטות patch נמשכו בעזרת מושך אלקטרודות (PC10, יפן) והיו בעלות התנגדות של 3-6 MΩ כאשר מולאו בתמיסה פנימית המכילה 135 מ”מ אשלגן מתילסולפט, 10 מ”מ KCl, 10 מ”מ Hepes, 1 מ”מ MgCl2, 2 מ”מ מלח דיסודיום אדנוסין טריפוספט, ו- 0.4 מ”מ מלח נתרן גואנוסין טריפוספט. ה- pH של התמיסה הפנימית נקבעה כ- 7.3 אשלגן הידרוקסיד, והאוסמולריות הותאמה ל- 290 mOsm.

על מנת לבדוק את עוררות הנוירונים, יצרנו דחפים עצביים (APs) בתאים הפירמידליים מפוטנציאל עומד של v = -70 mV במשך 100 ms בצעדי זרם בטווחים של -500  עד +500 pA ובעליות של 100 pA. לפני צעדי הזרם הפוזיטיביים, זיהינו זרם פרוטוקול פולס מקדים שלילי עם 300 pA. על מנת לבדוק את השפעת הקרנת ה- EMF על העוררות, ניתחנו את מספר ה- APs והריבאונד APs שנוצרו בשל זריקות זרם אלו והאמפליטודה של האפטר-היפרפולריזציות (AHP) התואמות. אמפליטודת ה- AHP נלקחה בתור הערך האבסולוטי של הפרש המתח בין המצב העומד והמתח שנמדד 10 ms לאחר שיא ה-AP תוך שימוש בהזרקות זרם של 520 ms. אמפליטודת ה-AP והחצי-רוחב נמדדו בתור מרחק השיא מפוטנציאל הממבראנה הנח והרוחב בחצי אמפליטודה, בהתאמה. סף ה-AP הוגדר כמידה של המתח בתחילת ה-AP. לטנטיות הספייק הראשון הוגדרה בתור הזמן בין קיזוז צעדי הזרם השליליים לבין שיא הספייק הראשון.

מבחנים התנהגותיים

אי-תפקוד התנהגותי הקשור בהיפוקמפוס אצל חולדות שנחשפו ל-EMF נותח באמצעות מבדקי תפקוד היפוקמפוס. בחרנו בשני מבחנים ספציפיים, מבחן shuttle box ומבוך המים של מוריס.

למידת הימנעות פאסיבית ומבחן זיכרון

ביום 30 לאחר הלידה, החולדות עברו אימון הימנעות פאסיבית. מתקן ההימנעות הפאסיבית הורכב משני תאים מחוברים, שווים בגודלם, שהופרדו באמצעות דלת גיליוטינה. החולדות עברו התרגלות למתקן באופן אינדיבידואלי, לפני המבחן. העכברים מכל קבוצת ניסוי הונחו באופן נפרד בתוך התא המואר, כשהם פונים הרחק מהכניסה לתא החשוך; 10 שניות לאחר מכן, דלת הגיליוטינה הורמה, ותועדה הלטנטיות של הכניסה לתא החשוך. אם החולדות לא נכנסו לתא החשוך בתוך 60 שניות, הן הוסרו מהמבחן והוחלפו בחולדה חדשה. מבחן ההתרגלות חזר על עצמו לאחר 5 דקות, עבור אותו אינטרוול. עבור מבחן הלמידה, לאחר שעתיים, נערך מבחן אדפטציה שלישי שבו גירוי חשמלי (0.5 mA, 50 Hz, 2 שניות פעם אחת) הועבר לכפות הרגליים דרך הרצפה המתכתית לאחר הכניסה לתא החשוך. לאחר 20 שניות, החולדות הוצאו מהתא החשוך והוחזרו לכלוב שלהם. לאחר 5 דקות, אותו מבחן נערך שוב, ואם החולדות לא נכנסו לתא החשוך לאחר 300 שניות, תועדה רכישה מוצלחת של הימנעות פאסיבית.

במבחני השימור (retention) שנערכו לאחר יום אחד ו-7 ימים אחרי מבחני הלמידה (מבחן הרכישה) העכברים הונחו שוב, באופן נפרד, בתא המואר, אך לא הועבר להם זרם חשמלי אם הם נכנסו לתא החשוך. העכברים הורשו להיכנס לתא החשוך ולאחר מכן תועדה הלטנטיות של הכניסה המחודשת לתא החשוך. גם במבחן הלמידה וגם במבחן השימור, הזמן שלקח להיכנס לתא החשוך תועד בתור לטנטיות מעבר (step-through latency). זמן הניתוק המקסימאלי של לטנטיות המעבר היה 300 שניות כאשר העכבר סירב להיכנס לתא החשוך במבחני השימור.

מבוך המים ע”ש מוריס: הליך הבחינה נערך לפי התיאור של שאבני ועמיתיו. מתקן הבדיקה הורכב ממיכל מים מעגלי (רוחב 140 ס”מ, גובה 45 ס”מ). פלטפורמה ברוחב 15 ס”מ וגובה 35 ס”מ, שהייתה או נראית או שקועה, הונחה במרחק 1.5 ס”מ מעל או מתחת גובה המים. המבוך מוקם בתוך חדר ניסוי גדול ושקט, והוקף בסימנים ויזואליים החיצוניים למבוך, שניתן לראותם מתוך הבריכה ושימשו את החולדות להתמצאות במרחב. טמפרטורת המים הייתה   ± 2OC 22. איסוף הנתונים נערך באמצעות מנתח תנועות תמונת וידיאו (Ethovision, Noldus Information Technology, הולנד). על מנת לאמוד את הפגמים הפיזיים, החושיים, המוטוריים ופגמי המוטיבציה הכוללים, 5 חולדות מקבוצת הבקרה ו-5 חולדות מקבוצת החשיפה ל-EMF אומנו בתחילה במטלה עם פלטפורמת בריחה נראית. החולדות אומנו במבוך ב-13 מפגשים במשך 4 ימים עוקבים, 4 מפגשים בכל יום מלבד היום האחרון, שבו נערך רק מפגש אחד. החולדות יובשו במגבת לאחר שהוצאו מהבריכה ולאחר מכן הונחו בכלוב מחומם עם מגבת נייר, שבו ניתנה להם תקופת התאוששות של לפחות 30 דקות בין המבדקים. כל הקבוצות נבדקו בזמן שהאורות פעלו, בין שמונה בבוקר ו-12 בצהריים. בכל אחד מהמבדקים, החולדות שוחררו למים בצורה רנדומאלית מאחד מארבעת הרביעים כשהן פונות לקיר המבוך. בזמן הרכישה, מיקום הפלטפורמה נותר קבוע, והחולדות הורשו לשחות במשך 60 שניות על מנת למצוא את הפלטפורמה החבויה. לאחר שהחולדה מצאה את הפלטפורמה, היא הורשתה להישאר שם במשך 20-20 שניות ולאחר מכן הועברה לכלוב והמתינה במשך 20-30 שניות לפני תחילת המבדק הבא. הזמן והמרחק שנדרשו לשם מציאת הפלטפורמה החבויה נאספו ונותחו מאוחר יותר. מבחן גשוש בודד נערך יום אחד אחרי מבדק האימון האחרון כדי לבדוק את הזיכרון המרחבי במבוך המים. במבדק זה הוסרה הפלטפורמה, והחולדה הורשתה לשחות במשך 60 שניות. הזמן והמרחק שעברו ברביע המטרה (רביע 4) נותחו בתור מידת שימור הזיכרון המרחבי.

אומדן היסטולוגי

תחת הרדמה עמוקה, החולדות הומתו והמוח שלהן הוסר והונח בתוך פורמלין חוצץ 10% בטמפ’ 4oc במשך הלילה. המוחות עובדו בשיטה סטנדרטית עבור בחינת מיקרוסקופ. פרוסות קורונליות, 1.6-2.8 מאחורי הברגמה, נחתכו בעובי של 8 μm באמצעות מיקרוטום. פציעות עצביות בהיפוקמפוס נאמדו על ידי הכתמת הפרוסות עם cresyl fast violet (הכתמת Nissl).

ניתוח סטטיסטי

ראשית, חולדות זכריות ונקביות בקבוצת הבקרה עברו השוואה באמצעו מבחן t בלתי מזווג, שתוצאותיו לא הראו הבדלים כלשהם. לאחר חשיפה לטלפון נייד בזמן ההיריון, הבדלי המין עברו השוואה באמצעות ניתוח דו-כיווני של ניתוחי שונות (ANOVA)  עבור כל הקבוצות. על מנת לחקור את ההשפעה של מין ומבדקי למידה במבוך המים, יושמו ניתוח ANOVA דו-כיווניים לשם מדידות חוזרות בכדי למדוד את הזמן והמרחק שנדרשו למציאת הפלטפורמה החבויה בשני המינים. ניתוחי ANOVA דו-כיווניים שימשו לחישוב השפעת המין וחשיפה ל- 900 MHz של פולס EMF על מבחן למידת ההימנעות הפאסיבית, לחישוב נתוני גישוש ב- shuttle box ומבוך המים, ולבסוף, לבדיקת השינויים האלקטרופיזיולוגיים בתיעוד הפנים-תאי. השוואות אינדיבידואליות נמדדו באמצעות מבחן טוקי, כאשר הדבר נדרש. הנתונים מתבטאים בתור ממוצעי ±SEM. החשיבות הסטטיסטית הוגדרה בתור p < 0.05. כל החישובים נערכו בעזרת חבילת התוכנות statistical package for social science (SPSS Inc., שיקגו).

תוצאות

מבחנים התנהגותיים

למידת הימנעות פאסיבית ומבחן זיכרון: תוצאות אומדן ההימנעות הפאסיבית של הלמידה וביצועי הזיכרון הראו כי מספר ההלם גדל באופן משמעותי אצל חולדות שנחשפו ל-EMF בהשוואה לקבוצת הבקרה (p < 0.05, איור 1(a)). כאשר המבחן נערך יום אחד לאחר חוויית ההלם (30 יום לאחר החשיפה ל-EMF), לטנטיות המעבר פחתה באופן משמעותי אצל חולדות שנחשפו ל-EMF (זכרים: 144.9 ± 35.2 שניות; נקבות: 85.05 ± 25.3 שניות) בהשוואה לקבוצת הבקרה (זכרים: 234 ± 30.4 שניות; נקבות: 212.8 ± 42.09 שניות, p < 0.05, איור 1(b)). כאשר המבחנים נערכו 7 ימים לאחר חוויית ההלם (37 יום לאחר הלידה) לטנטיות המעבר ירדה גם היא באופן משמעותי אצל חולדות שנחשפו ל-EMF (זכרים: 62.07 ± 7.09 שניות; נקבות: 49.8 ± 18.6 שניות) בהשוואה לקבוצת הבקרה (זכרים: 130.8 ± 12.02 שניות; נקבות: 111.7 ± 19.2 שניות), p < 0.05, איור 1(c)). חשיפה לטלפונים ניידים לפני הלידה לא שינתה את הזמן בתא החשוך (בשניות) או מספר המעבר ביום 1 או ביום 7 לאחר חוויית ההלם (נתונים אינם מוצגים).

איור 1: השפעת החשיפה לטלפונים ניידים על רכישת תגובות נלמדות ולטנטיות שימור במבחני הזיכרון ולמידת הימנעות פאסיבית. (a) חולדות שנחשפו לטלפונים מציגות מספר הלם גבוה יותר מאשר קבוצת הבקרה בביצועי למידה. (b,c) חשיפה לטלפונים ניידים מפחיתה באופן משמעותי את לטנטיות השימור ביום 1 ויום 7. *p < 0.05 בהשוואה לקבוצות הבקרה. תמיסת מלח ונייד M/F: זכרים/נקבות שנחשפו לטלפון נייד ותמיסת מלח. (a) – מבדק למידה, (b) – מבדק זיכרון, (c) מבדק זיכרון. Shock number – מספר הלם. Step through latency – לטנטיות מעבר (בשניות).

מבוך מים על שם מוריס: תוצאות מבדק האימון מוצגות באיור 2. החולדות שנחשפו לקרינה וקבוצת הבקרה דרשו פחות ופחות זמן לאתר את הפלטפורמה החבויה במשך 12 המבדקים בתקופת האימון. נתוני השפעות בלוק אצל כל החולדות הראו הפחתה בלטנטיות ההימלטות ומרחק השחייה לשם מציאת הפלטפורמה על פני בלוקים של מבדקים, דבר המצביע על רכישה מרחבית (p < 0.05). אורך הנתיב ולטנטיות הזמן בבלוק השני והשלישי עבור החולדות הזכריות והנקביות שנחשפו לקרינה היו גבוהים משמעותית בהשוואה לקבוצת הבקרה (לפחות p < 0.01, איורים 2(a) ו- (b)). לא נרשמו הבדלים משמעותיים במהירות השחייה (איור 2(c)) בין הקבוצות במשך כל התקופות, עובדה המצביעה על כך שמהירות השחייה לא השפיעה על הלטנטיות. במבחן הגישוש, האחוז של מרחק הנתיב שעבר, יחד (זכרים ונקבות, p < 0.05, איור 2(d)) עם האחוז הממוצע של הזמן שעבר (זכרים ונקבות, p < 0.5, איור 2(e)) ברביע הנכון על ידי חולדות שנחשפו ל-EMF , היה קצר משמעותית בהשוואה לקבוצת הבקרה. לא נרשם הבדל משמעותי בין העכברים שנחשפו לטלפונים ניידים לבין קבוצת הבקרה במספר החצייה (איור 2(f)) לרביע הנכון.

איור 2: (a) המרחק במבוך המים; (b) לטנטיות הימלטות; (c) מהירות שחייה. כל הקבוצות שיפרו את ביצועי רכישת מבוך המים, כלומר, הפחיתו את הלטנטיות שלהן במציאת הפלטפורמה בין המבחן הראשון לאחרון. עם זאת, נרשמה עלייה בולטת במרחק וזמן הלטנטיות של החולדות שנחשפו לטלפונים ניידים בהשוואה לחולדות הבקרה במהלך מבדקי האימון. (d) השפעת החשיפה לטלפונים ניידים על אחוז המרחק שעבר; (e) הזמן שעבר; (f) מספר החצייה ברביע המטרה. החולדות שנחשפו לטלפונים ניידים שהו פחות זמן ברביע המטרה ודרשו יותר זמן להגיע לרביע המטרה. התוצאות מתבטאות בתור ממוצע ±SEM עבור ארבעת קבוצות של חולדות לפי קבוצת המבדק. *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001 בהשוואה לקבוצות הבקרה.

מחקר אלקטרופיזיולוגי

פוטנציאלי הממבראנה הנחים הממוצעים (זכרים: -68.01 ± 4.8 mV, נקבות: -66.9 ± 3.7 mV, n = 8) אצל החולדות שנחשפו לטלפונים ניידים לא היו שונים משמעותית בהשוואה לקבוצת הבקרה (זכרים: -63.31 ± 4.9 mV, נקבות: -65.06 ± 5.1, n = 8). לא נרשם הבדל משמעותי בין הקבוצות בנוגע להתנגדות פלט הממבראנה הממוצע (בקרה, זכרים: 160.1 ± 11.3 MΩ, נקבות: 156.0 ± 10.4 MΩ, n =8; EMF, זכרים: 181.03 ± 17.3 MΩ, נקבות: 172.0 ± 22.4 MΩ, n = 8). מכיוון שלא נרשם הבדל בין קבוצות הזכרים והנקבות, הנתונים מוצגים בתור קבוצות הבקרה וקבוצות הטלפונים הניידים. השוואת מאפייני ה-AP בין הנוירונים הפירמידליים שתועדו מקבוצת הבקרה לבין החולדות שנחשפו לטלפונים ניידים חשפה הבדלים משמעותיים (איורים 3 ו-4). לאחר חשיפה של 20-22 יום לקרינת טלפונים ניידים, חולדות שנחשפו ל-EMF הפגינו עלייה משמעותית באמפליטודה של AHP בפעילות ספונטנית (בקרה: -2.08 ± 0.13 mV, EMF: -4.06 ± 1.1 mV, p < 0.01, איור 3), לאחר הזרקות זרם חיובי (בקרה: -4.1 ± 0.2 mV, EMF: -7.2 ± 1.2 mV, p < 0.01, איור 4) ומשך AP בחצי אמפליטודה (בקרה: 1.4 ± 0.05 ms, EMF: 2.2 ± 0.06 ms, p < 0.05, איור 3). באופן דומה, באמצעות שימוש בפרוטוקול הזרקת זרם פולס מקדים (איור 4(b)), החשיפה ל-EMF נמצאה קשורה בהפחתה במספר ה-AP שנגרם בשל כל הזרקות הזרם, והפחתה זו הייתה משמעותית (n = 8, p < 0.05).

עם זאת, האמפליטודה והזמן עד השיא של ה-AP לא השתנה באופן משמעותי אצל חולדות שנחשפו לטלפונים ניידים בהשוואה לחולדות הבקרה. בנוסף, בפרוטוקול הזרם החיובי (איור 4(a)), החשיפה ל-EMF נמצאה קשורה לירידה של כ- 25% במספר ה-AP, אך שינוי זה היה בלתי משמעותי (p < 0.05).

ניתוח תכונות הירי החוזרות של הנוירונים הפירמידליים CAl אצל חולדות שנחשפו ל-EMF חשפה בנוסף הפחתה משמעותית בקצב הירי של ה-AP שתועד בנוירונים הפירמידליים, בתגובה לחמישה פולסים דה-מקטבים עוקבים עם אמפליטודה קבועה (200 pA) ומשך קבוע (200 ms). איור 5 מראה את הסימנים המייצגים המראים הפחתה בתכונות הפעילות של הנוירונים הפירמידליים בהיפוקמפוס אצל חולדות שנחשפו ל-EMF.

בפרוטוקול הזרם השלילי של ה- 520 ms (איור 6), חשיפה לטלפונים ניידים נמצאה קשורה להפחתה משמעותית (p < 0.01) של 50% במספר ה-AP שנגרמו על ידי זריקת זרם של 500-pA. בנוסף, לטנטיות הספייק הראשון עלתה אצל חולדות שנחשפו ל-EMF בהשוואה לחולדות הבקרה (p < 0.01). לא נמצא כל הבדל בין זכרים ונקבות אצל קבוצת ה-EMF או אצל קבוצת הבקרה.

איור 3: תיעוד patch clamp כלל-תאי מראה כי חשיפה כרונית ל-EMF בזמן ההיריון מפחית את קצב הירי ומגביר את אמפליטודת AHP וחצי-רוחב AP אצל נוירונים פירמידליים בהיפוקמפוס. EMF: שדה אלקטרו-מגנטי. AHP: אפטר-היפרפולריזציה. AP: דחף עצבי.

איור 4: חשיפה לטלפונים ניידים במהלך ההיריון מפחית את העוררות העצבית. (a) תיעודים מייצגים של הדחפים העצביים הנגרמים בשל הזרקות זרם (100-500 pA, 520 ms); (b) ב-clamp הזרם, תגובות המתח למקדים פולס זרם שלילי (-300 pA, ולאחר מכן זרמים חיוביים של 100-500 pA, 520 ms) תועדו אצל הנוירונים הפירמידליים. מספר הדחף העצבי פוחת יחד עם העלייה באינטנסיביות הזרם תחת כל המצבים.

מחקר היסטולוגי

מחקר מיקרוסקופי מואר של פרוסות המוח מקבוצת הבקרה וקבוצת החולדות שנחשפו לטלפונים ניידים הראה מורפולוגיה נורמאלית (איור 7). הדנטטה ג’יירוס, CA1, CA2, ו- CA3 של ההיפוקמפוס אצל זכרים ונקבות מקבוצת הבקרה וקבוצת החשיפה היו שלמים.

דיון

עם הגידול המהיר במספר המשתמשים בטלפונים ניידים בארצות רבות, בעיקר בעולם הראשון, קיים עניין גובר בהשפעות המזיקות האפשריות של EMF בתדרי רדיו על בריאות הציבור הכללית. בנוסף, בהתחשב בכך ששיעור גבוה של אותם EMF נספג בראש ובמוח, קיימת דאגה גוברת לגבי ההשפעות של קרינה אלקטרומגנטית על התפתחות ותפקוד המוח. מטרת מחקר זה היא לבאר את השינויים האפשריים בתפקוד הקוגניטיבי של צאצאי חולדות שנחשפו בצורה כרונית לטלפונים ניידים במהלך ההיריון. מצאנו כי חשיפה ל-EMF משפיעה באופן שלילי על הביצועים הקוגניטיביים של החולדות, תוך שימוש בשיטות התנהגותיות ואלקטרופיזיולוגיות.

בחינת ההשפעה של EMF על התפקוד הקוגניטיבי של בעלי חיים בוגרים הובילה לתוצאות סותרות, שניתן אולי לשייכן באופן חלקי לתנאים ההטרוגניים של אותם מחקרים. אף על פי כן, מחקרים שבחנו את ההשפעות של EMF הנגרם מטלפונים ניידים על הביצועים הקוגניטיביים של צאצאי חולדות שנחשפו בשלב העוברי, הינם נדירים. בשני מחקרים שבדקו את השפעות החשיפה ל-EMF על עוברי חולדות, החוקרים לא מצאו כל סימן לאמבריוטוקסיות או טרטוגניות אצל הצאצאים. ארבר ולין הראו בעבר כי חשיפה מתמשכת של נוירונים למיקרו-גלים במשך 60 דקות עיכבה את הפעילות הספונטנית. במחקר שנערך על ידי הג’אני ועמיתיו, נמצא כי חשיפה לטלפונים ניידים במהלך ההיריון מסוגלת להפחית את הפעילות הספונטנית אצל חולדות. בניגוד לתוצאותינו, וכטל ועמיתיו דיווחו על קצב הירי עולה לאחר חשיפה ל- 1.5 GHz של מיקרו-גלים. עם זאת, יש לציין כי החוקרים לא התמקדו בביצועים הקוגניטיביים של בעלי חיים. תוצאותינו הן עקביות למחקרים אלה בכך שהן מראות כי אין שינויים משמעותיים בין קבוצת הבקרה לבין קבוצת החשיפה באומדן המיקרוסקופי המואר של פרוסות המוח של כל אחת מהן. עם זאת, מחקרנו מראה שינויי מאפיינים אלקטרופיזיולוגיים אצל העוברים שנחשפו ל-EMF, שתורגמו לשינויים התנהגותיים in vivo.

ההשפעה של EMF על עוררות תאים היא חשובה במיוחד עבור תאי העצב. המחקר הנוכחי מראה הפחתה בעוררות העצבית של צאצאי חולדות שנחשפו לטלפונים ניידים במהלך ההיריון. תוצאותינו מראות כי חשיפה לטלפון נייד הייתה קשורה בעיקר להפחתה במספר ה-APs שנורו במהלך פעילות ספונטנית בתגובה להזרקות זרם אצל גם אצל קבוצת הזכרים וגם אצל קבוצת הנקבות, ועלייה באמפליטודה של ה- AHP אצל חולדות החשיפה, וכך נגרמת פגיעה משמעותית בעוררות העצבית. שינויים אלו בעוררות מצביעים על כך ש-EMF קשור לפגיעה בתפקוד העצבי כאשר פרוסות היפוקמפוס משמשות במדידות in vitro. שינויים בעוררות בעצבית הקשורים לרוב ללמידה ניתנים לבדיקה על ידי התאמת האמפליטודה ומשך ה-AHP הבאים לאחר ה-AP בתאי העצב. אצל הנוירונים הפירמידליים בהיפוקמפוס, ערוצי אשלגן קלציום מופעל-יונים (K+) אחראיים להתרחשות מהירה של AHP מייד לאחר APs. לוקרידג’ ויואן דיווחו כי ערוצי  K+ מסוג A שנמצאו קשורים ללמידה וזיכרון יכולים בנוסף להשפיע על האמפליטודה של AHP של הנוירונים הפירמידליים CA1 בהיפוקמפוס של חולדות. במחקר אחר, שיו ועמיתיו דיווחו על חשיפה כרונית (15 דקות ביום במשך 8 ימים) לאותות טלפונים ניידים (1800 MHz, 2.4 W/kg) אצל נוירוני ההיפוקמפוס בתרבית חולדות הפחיתה גם את האמפליטודה של הזרמים הפוסטסינפטיים בעלי עוררות מיניאטורית של חומצה פרופיונית α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole וגם את הביטוי של הדחיסות הפוסטסינפטית. העוררות העצבית נקבעת בהתבסס על היחס בין הקלט הסינפטי ומאפייני הממבראנה האינטרינזיים. הממצאים האלקטרופיזיולוגיים של המחקר הנוכחי מראים כי חשיפה בזמן ההיריון לקרינת טלפונים ניידים מובילה לשינויים מרחיקי לכת במאפייני הממבראנה האינטרינזיים של הנוירונים הפירמידליים CA1 אצל חולדות. שינויים בפעילות הסינפטית או בתכונות הממבראנה האינטרינזיות השפיעו על תפקוד הנוירון. נתונים אלו מראים כי חשיפה כרונית לטלפונים ניידים מפחיתה באופן משמעותי את פעילות העוררות בנוירוני CA1 של חולדות. חשיפה לקרינת טלפונים ניידים בזמן ההיריון גרמה לעלייה ניכרת בלטנטיות הספייק הראשון והפחתה משמעותית בריבאונד ה-AP בזריקות זרם מקדים פולס. עוררות הנוירונים הפירמידליים פחתה בתגובה לחמישה פולסים דה-מקטבים עוקבים. חשיפה לטלפונים ניידים גרמה בנוסף לעלייה משמעותית בלטנטיות של הספייק הראשון, שלוותה בהפחתה משמעותית בירי ריבאונד הספייק בעת קיזוז ההיפרפולריזציה. ההפעלה של ערוצי K+ מסוג A נמצאה כמווסתת ירי עצבי על ידי השפעה על זמן תחילת ה-AP ועל הסף שלו. ממצא זה מרמז על הגברה אפשרית של זרמי ערוץ K+ חיצוני חולפים בתאים פירמידליים אצל צאצאים שנחשפו ל-EMF לפני הלידה. מחקרים אחרונים מראים כי מחסום של ערוצי IA עם 4-APs בנוירונים משפיע לא רק על הלטנטיות של הספייק הראשון אלא גם על AHP ותדירות הספייקים. ערוצי K+ חיצוניים חולפים ממלאים בנוסף תפקיד חשוב בעיצוב צורת הגל של ה- AP ובשליטה על הירי החוזר בתאים עצביים. במחקרנו, תחת תנאי ה-clamp הנוכחיים, קצב הירי של ה- AP שתועד אצל הנוירונים הפירמידליים בתגובה לחמישה פולסים דה-מקטבים עוקבים פחת באופן משמעותי אצל החולדות שנחשפו לקרינת טלפונים ניידים בזמן ההיריון בהשוואה לקבוצת הבקרה.

לסיכום, EMF מסוגל לגרום לסדרה של הפרעות בלמידה והזיכרון. גם עוברים זכריים וגם עוברים נקביים הראו רגישות להשפעות התנהגותיות רבות בעקבות חשיפה לקרינת טלפונים ניידים בזמן ההיריון. למרות שלא סיפקנו ראיות מספקות התומכות במנגנון המדויק של אינטראקציות EMF, הממצאים של המחקר הנוכחי נראים איתנים מספיק בכדי לתמוך במחקרים נוספים שיבחנו שאלה זו ביתר פירוט.

איור 5: סימנים מייצגים המראים את ההבדלים בקצב הירי של דחפים העצביים שתועדו בסומטת הנוירונים הפירמידליים בתגובה לחמישה פולסים דה-מקטבים עוקבים עם אמפליטודה קבועה (200 pA) ומשך קבוע (200 ms). מספר הדחף העצבי פוחת בכל הפולסים הדה-מקטבים העוקבים אצל חולדות שנחשפו לטלפונים ניידים בהשוואה לקבוצת הבקרה.

איור 6: תיעוד הלטנטיות לספייק הראשון בתא מייצג בתנאי בקרה ובתנאי חשיפה לטלפון נייד. הנוירונים הפירמידליים CA1 בהיפוקמפוס של חולדות שנחשפו לטלפונים ניידים הראו עיכוב ארוך עד הספייק הראשון בהשוואה לקבוצות הבקרה. מספר ריבאונד הדחף העצבי פוחת יחד עם העלייה באינטנסיביות הזרם במצב של -500 pA.

איור 7: מחקר מיקרוסקופי מואר של פרוסות המוח של חולדות החשיפה וחולדות הבקרה הראה מורפולוגיה נורמאלית.