次聲作用對大鼠視覺電生理功能的影響
關(guān)鍵字： 次聲作用次聲是頻率低于20 Hz的聲波，系由各種物體振動產(chǎn)生，通過彈性介質(zhì)的分子作用形成疏密交替的縱波向四周傳播.次聲的頻率低，波長長，一般不能引起人的聽覺.自然界的很多現(xiàn)象，如火山爆發(fā)、暴風(fēng)驟雨、地震、臺風(fēng)等，都能產(chǎn)生較強(qiáng)的次聲［1］.在航天工業(yè)的研究、生產(chǎn)、實(shí)驗等活動中，也可有次聲的產(chǎn)生.載人航天器在發(fā)射時，運(yùn)載火箭產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動和巨大的轟鳴，同時含有很強(qiáng)的次聲成分，模擬實(shí)驗發(fā)現(xiàn)其聲壓級達(dá)150 dB以上，宇航員的視力敏銳程度受到了明顯的影響.由于在大多數(shù)情況下產(chǎn)生的次聲�；煊幸欢ǔ潭鹊目陕犅暎蚨鴨渭兇温曌饔脤θ梭w的生物學(xué)效應(yīng)往往被人們所忽視.近年來，國內(nèi)外一些科研機(jī)構(gòu)對次聲的生物學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了初步的研究，但有關(guān)次聲對視覺系統(tǒng)影響的報道甚少，國內(nèi)研究尚屬空白.我們從次聲作用大鼠視覺電生理功能影響角度進(jìn)行了觀察，為進(jìn)一步探討次聲對人類致傷的作用機(jī)理和預(yù)防措施提供依據(jù).
1 材料和方法
1．1 次聲壓力倉系統(tǒng) 采用我校研制的電激勵式次聲壓力倉系統(tǒng).體積為0.86 m3，倉內(nèi)各空間點(diǎn)次聲的頻率和聲壓級水平保持一致.
1． 2 動物 采用我校實(shí)驗動物中心提供的健康成年雄性SD大鼠48只，體質(zhì)量200 g～250 g. 分籠飼養(yǎng)于安靜舒適環(huán)境下（基礎(chǔ)噪音聲壓級不高于40 dB). 用完全隨機(jī)法將實(shí)驗動物分為8組，每組6只.
1．3 次聲暴露方法 實(shí)驗組給予8 Hz，聲壓級130 dB的次聲暴露，1次/d，每次2 h，分別暴露1，4，7，11，14，18及21 d.根據(jù)暴露時間，在各個時間點(diǎn)進(jìn)行電生理的檢測.對照組亦每日置于次聲倉中2 h，但不接受次聲暴露.
1．4 視覺電生理學(xué)檢測 采用VETS95型視覺電生理檢測儀（重慶醫(yī)用電子設(shè)備廠），在實(shí)驗動物次聲暴露前和暴露1’4，7，11，14，18及21 d，分別進(jìn)行閃光視覺誘發(fā)電位(FVEP)，視網(wǎng)膜電圖(ERG)和振蕩電位(OPs)的檢測.將大鼠用20 g/L戊巴比妥納腹腔麻醉，5 g/L托吡卡胺散瞳后安置電極：FVEP采用12 mm長不銹鋼針作電極，記錄電極置于大鼠矢狀縫前囟后6 mm～7 mm皮下，參考電極置于鼻骨中部皮下，接地電極置于耳后皮下，兩眼分別檢測，（對側(cè)眼用遮眼罩蓋�。�.記錄方法：給予白光刺激，刺激頻率2 Hz，疊加100次，記錄時間250 ms，通頻帶范圍為0.1 Hz～85 Hz. 記錄P波潛伏期與振幅. ERG電極放置：記錄電極采用24號銀絲制成環(huán)行角膜接觸鏡，參考電極、地極同F(xiàn)VEP記錄.記錄方法：給予白光刺激，刺激頻率0.5 Hz，疊加5次，通頻帶、記錄時間同F(xiàn)VEP.記錄a波、b波的潛伏期和振幅. Ops電極放置同ERG，記錄方法：通頻帶范圍為75 hz～300 Hz，其余同ERG. 記錄ΣOPs波的振幅.
1．5 統(tǒng)計方法 采用多因素方差分析的方法，對次聲暴露前后各參數(shù)的變化進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)檢驗.
2 結(jié)果
2．1 次聲暴露后大鼠FVEP-P波的變化 次聲暴露前后對照組大鼠P波潛伏期、振幅無差異，實(shí)驗組P波潛伏期無差異，而振幅則在暴露1 d后明顯降低（P＜0.01，Tab 1）. 暴露時間增加，P波振幅仍然下降差異顯著（P＜0.01）.至暴露18 d后，振幅下降較前有所恢復(fù)，但與實(shí)驗前相比仍有差異（P＜0.05）.各實(shí)驗組間振幅下降無明顯差異.
2. 2 次聲暴露大鼠ERG-a波的變化 次聲暴露前后對照組大鼠ERG-a波潛伏期、振幅無差異，實(shí)驗組在次聲暴露11 d以后，大鼠a波潛伏期與實(shí)驗前相比明顯延長（P＜0.05’Tab 2），而振幅在次聲暴露1 d后明顯下降（P＜0.01’Tab 3）。隨著暴露時間延長，振幅有所恢復(fù)。暴露至14 d時，振幅再次出現(xiàn)明顯下降。但與暴露1 d后相比無明顯差異。此后增加暴露時間，振幅恢復(fù)。
2．3 次聲暴露后大鼠ERG-b波的變化 次聲暴露前后對照組大鼠ERG-b波潛伏期、振幅無差異，實(shí)驗組次聲暴露前后大鼠ERG-b波潛伏期無明顯改變，而振幅在暴露1 d后明顯下降（P＜0.01’Tab 4）.隨后振幅有所恢復(fù)，與實(shí)驗前相比無差異. 暴露至11 d，振幅又出現(xiàn)下降（P＜0.05）.至14 d，振幅出現(xiàn)明顯下降（P＜0.01）.再增加暴露時間，振幅與實(shí)驗前相比下降仍有差異。3 討論
當(dāng)今國外航天工業(yè)部門在進(jìn)行工業(yè)科技研究、生產(chǎn)和現(xiàn)場發(fā)射的全過程中，已注意到在某些環(huán)節(jié)實(shí)踐中產(chǎn)生的次聲和屬于可聽聲范圍的低頻噪聲對人體的影響，并開展了職業(yè)衛(wèi)生學(xué)和有關(guān)基礎(chǔ)問題的研究.次聲對生物體、特別是人體的作用，已開始引起科研機(jī)構(gòu)的重視，并進(jìn)行了一些初步的研究.但至今有關(guān)次聲對視覺影響的報道甚少，僅有關(guān)于視物模糊及眼結(jié)膜血管變化的描述［1.2］.因此，次聲對視覺系統(tǒng)的影響極待深入的研究.
3．1 關(guān)于視覺電生理功能的評定 對于視覺電生理功能的評定，有多種方法. fVEP是用光刺激視網(wǎng)膜后，通過視路傳遞，在枕葉視皮層誘發(fā)出的電活動。它反映出視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞到視皮層的功能狀態(tài)，是對視路功能的客觀的檢查方法，其正常與否決定于是否具有正常的視網(wǎng)膜，是否具有正常傳導(dǎo)功能的視神經(jīng)、外側(cè)膝狀體和視放射纖維，以及正常功能的視皮層.主要觀察指標(biāo)是P波的潛伏期和振幅.潛伏期的長短反映神經(jīng)傳導(dǎo)途徑中是否有阻滯的存在，而振幅則主要反映視網(wǎng)膜黃斑部的感受機(jī)能，同時也受到中樞傳導(dǎo)功能的影響［3］. eRG主要反映視網(wǎng)膜的機(jī)能. 其中a波起源于視網(wǎng)膜視感受器層，是一種超級化的動作電位，主要由視感受器電位構(gòu)成，代表光感受器的電活動，是刺激后發(fā)生的最初反應(yīng)［4］；b波代表視網(wǎng)膜內(nèi)核層區(qū)域細(xì)胞的電活動，是視感受細(xì)胞興奮后產(chǎn)生的電位變化，并以沖動的形式傳向視神經(jīng).因此，a波取決于光刺激的強(qiáng)度及光感受器的完整性；b波則取決于a波和視網(wǎng)膜內(nèi)信號傳遞過程的完整性［5］. ops是附加在a波和b波上的一系列節(jié)律性的低振幅電位，其狀態(tài)取決于視網(wǎng)膜血液循環(huán)變化情況［6］.
3．2 保證大鼠視覺電生理檢查穩(wěn)定性 臨床視覺電生理學(xué)檢查是一種客觀的檢查方法，該方法可用于對動物視覺電生理功能的評定，但國內(nèi)的研究較少。因生理、物理、化學(xué)等因素的改變，正常的視覺電生理指標(biāo)其形狀和特性有很大差異，而且各實(shí)驗室正常值變異較大.我們在實(shí)驗中通過控制動物麻醉深度、瞳孔散大程度，固定電極放置、動物與光源角度，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、環(huán)境照度等一系列措施，使實(shí)驗前、后各種客觀因素的影響降到最小，而使電生理指標(biāo)最大限度的反映動物視神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能狀態(tài)。我們在實(shí)驗中還發(fā)現(xiàn)，周期性節(jié)律對電生理指標(biāo)影響較大。對每一個特定的個體，同一天的不同時間，各指標(biāo)的潛伏期基本一致，但振幅值不盡相同［7］.我們觀察到，大鼠晚上電生理指標(biāo)振幅值較白天為高，可能是由于大鼠多為夜間活動的緣故。因此，我們選定每個觀察日的同一時間進(jìn)行電生理檢測，而排除動物生理性節(jié)律的影響.在ERG的檢測中，我們選擇銀質(zhì)角膜接觸鏡是由于其對眼刺激性較小，而且與液體接觸時本身不產(chǎn)生電信號. sD大鼠的FVEP，ERG波形與人相似，但是其波幅值相對較低，峰潛時較短. fVEP-P波峰潛時為(68±8)ms ，振幅為(12±3)μV ；ERG-a波峰潛時為(21±10) ms ，振幅為(-32±14)μV：ERG-b波峰潛時為(45±5)ms ，振幅為(102±36)μV；OPS振幅為(35±15)μV.
3．3 次聲對大鼠視覺電生理的影響 從本實(shí)驗的結(jié)果可以看出，次聲確可造成一定程度的視覺功能的損害.動物在次聲暴露1 d后，即有明顯FVEP-P波、ERG-a波、ERG-b波振幅下降.這種異常是即刻發(fā)生的，而且隨著暴露時間延長，有明顯的適應(yīng)現(xiàn)象. fVEP-P波在暴露18 d后，振幅下降有所恢復(fù)；ERG-a波、ERG-b波恢復(fù)后也直到暴露14 d，才再次出現(xiàn)振幅的明顯下降，可能是由于機(jī)體對于次聲環(huán)境敏感的閾值提高，直到累積效應(yīng)再次達(dá)到提高了的閾值，才能引起視覺機(jī)能的損害.次聲對視覺功能的影響機(jī)制，首先是基于生物共振.人體器官可以認(rèn)為是一系列多重心、多支點(diǎn)的彈簧質(zhì)量模型，各部分均有一定的固有振動頻率頻帶，如頭部為8 hz～12 Hz，胸部為4 Hz～6 Hz，腹部為6 Hz～9 Hz等，均在次聲頻率范圍內(nèi).次聲作為一種異常的物理信號，其特有的壓力感和振動感誘發(fā)機(jī)體組織器官發(fā)生共振，刺激軀體的本體感受器和內(nèi)臟器官的感受器，通過神經(jīng)反射，作用于中樞，進(jìn)一步反射性地引起一些器官和生理系統(tǒng)的反應(yīng)，包括視覺系統(tǒng)。另外，次聲以一種能量形式直接作用于組織，其機(jī)械能可轉(zhuǎn)化為熱能、生物化學(xué)能或生物電能，進(jìn)而引起組織細(xì)胞分子結(jié)構(gòu)的改變［8，9］.ΣOPs的振幅作為反映視網(wǎng)膜循環(huán)功能狀態(tài)的指標(biāo)，隨著次聲暴露時間的延長，振幅下降隨之增多.說明次聲不僅通過中樞反應(yīng)間接引起視覺機(jī)能的異常，還有可能通過能量轉(zhuǎn)換直接造成視網(wǎng)膜血液供應(yīng)的改變，而影響神經(jīng)傳導(dǎo).
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