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Gz與噪聲復(fù)合應(yīng)激對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶功能的影響
日期：2024-12-06 03:49
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摘要：
Gz與噪聲復(fù)合應(yīng)激對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶功能的影響
【摘 要】目的: 探討中等強(qiáng)度正加速度和噪聲復(fù)合應(yīng)激對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶功能的影響. 方法: 雄性SD 大鼠32 只隨機(jī)分為對(duì)照組、+ 6 GzP3 min 組、90 dB(A)P30 min 噪聲組、+ 6 GzP3 min和90 dB(A)P30 min 噪聲復(fù)合應(yīng)激組4 組,每組8 只. 采用Y2型迷宮實(shí)驗(yàn)和避暗實(shí)驗(yàn)觀察應(yīng)激后不同時(shí)間大鼠學(xué)習(xí)記憶功能的變化. 結(jié)果: + Gz 組大鼠正確率在暴露后2 , 4 和6 d 較對(duì)照組均顯著下降( P < 0. 01) ,反應(yīng)時(shí)均顯著延長(zhǎng)( P < 0.01) . 復(fù)合應(yīng)激組大鼠正確率在暴露后各時(shí)間點(diǎn)較對(duì)照組和噪聲組均顯著降低( P < 0. 01) ,反應(yīng)時(shí)均顯著延長(zhǎng)( P < 0.01) ,而較+ Gz 組則均無(wú)顯著變化;總時(shí)間和錯(cuò)誤數(shù)在暴露后即刻較對(duì)照組顯著增加( P < 0. 01) ,潛伏期在暴露后即刻顯著縮短( P < 0. 05) ,在暴露后6 d 時(shí)仍顯著縮短( P < 0. 05) . 結(jié)論: + 6 GzP3 min 和90 dB(A)P30 min 噪聲復(fù)合應(yīng)激可引起大鼠持續(xù)性學(xué)習(xí)記憶功能障礙.
【關(guān)鍵詞】應(yīng)激;正加速度;噪聲;學(xué)習(xí)記憶;大鼠
【中圖號(hào)】R852. 21 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
0 引言
**飛行特殊的工作環(huán)境,使戰(zhàn)斗機(jī)飛行員不可避免地暴露于各種應(yīng)激源,其中兩種較為常見(jiàn)的航空應(yīng)激源為正加速度( + Gz) 和噪聲,已成為威脅飛行**的重要因素. 故探討其復(fù)合應(yīng)激作用對(duì)飛行人員工作能力的影響及其機(jī)制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義. 我們以往的研究工作表明, 高G( + 10 GzP3 min) 和90dB (A)P30 min 噪聲復(fù)合應(yīng)激可引起大鼠持續(xù)性學(xué)習(xí)記憶功能障礙,其中以高G為主要影響因素[1 ] . 然而在實(shí)際飛行過(guò)程中,戰(zhàn)斗機(jī)飛行員可以通過(guò)自身對(duì)飛行動(dòng)作及飛機(jī)姿態(tài)的調(diào)整,得以部分地避免過(guò)高G值的產(chǎn)生,因此實(shí)際通常暴露于中等強(qiáng)度( + 6 Gz 左右) 的正加速度之下. 但有關(guān)中等G值的+ Gz 和噪聲復(fù)合應(yīng)激作用對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶功能的影響報(bào)道較少. 本研究我們旨在探討+ 6 GzP3 min 和90 dB (A)P30 min 噪聲復(fù)合應(yīng)激后大鼠學(xué)習(xí)記憶功能的變化規(guī)律.
1 材料和方法
1. 1 材料 雄性SD 大鼠32 只 ,體質(zhì)量(165 ±10) g. 實(shí)驗(yàn)前先在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下飼養(yǎng)1 wk ,使其適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境,排除驚嚇、環(huán)境等因素對(duì)大鼠學(xué)習(xí)和記憶的影響. 將大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、噪聲組、+ Gz 組和復(fù)合應(yīng)激組4 組,每組8只.
1. 2 方法
1. 2. 1 加速度和噪聲作用方式 采用動(dòng)物離心機(jī)進(jìn)行+ Gz 暴露,動(dòng)物離心機(jī)的半徑為2 m ,可模擬的正加速度范圍為+ 1～ + 12 Gz ,由計(jì)算機(jī)進(jìn)行加速度程序控制. 利用自制的有機(jī)玻璃盒(容積為15 cm ×5cm ×3 cm) 承載大鼠,并水平固定于離心機(jī)的轉(zhuǎn)臂上,大鼠頭部朝向離心機(jī)旋轉(zhuǎn)軸心. 噪聲由UZ23 型白噪聲發(fā)生器(北京長(zhǎng)城無(wú)線電廠) 產(chǎn)生. + Gz 組大鼠G值暴露水平為+ 6 Gz ,峰值作用時(shí)間為3 min ,加速度增長(zhǎng)率為1 GPs. 噪聲組大鼠噪聲暴露水平為90 dB(A) ,頻率1000 Hz ,作用時(shí)間為30 min. 復(fù)合應(yīng)激組大鼠噪聲作用條件同噪聲組,從噪聲作用的第27 分鐘開(kāi)始復(fù)合+ 6 Gz 暴露3 min ,加速度作用條件和+Gz 組相同. 對(duì)照組大鼠僅放置于有機(jī)玻璃盒中3min ,不進(jìn)行+ Gz 和噪聲暴露.1. 2. 2 Y2型迷宮實(shí)驗(yàn) Y2型迷宮即三等分輻射式迷路箱,由三個(gè)支臂和一個(gè)連接區(qū)組成,三臂相互間夾角為120°,每臂長(zhǎng)40 cm ,寬15 cm ,底部鋪以直徑為5mm、間距為6 mm 的銅棒[2 ] . 各臂末端裝有信號(hào)燈,信號(hào)燈打開(kāi)指示該臂為**區(qū),即該臂底部不通電.**區(qū)的方位按照A →C →B 變換,當(dāng)某臂為**區(qū)時(shí),另兩臂和連接區(qū)均帶有刺激電壓. 實(shí)驗(yàn)在安靜、光線較暗的環(huán)境中進(jìn)行. 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),將大鼠放入迷宮的B 臂中,使其適應(yīng)環(huán)境1 min ,然后通電,A 燈亮,經(jīng)過(guò)5 s 的延時(shí)后,不亮燈的兩臂及連接區(qū)開(kāi)始通電,電擊電壓為40 V. 此時(shí)燈光仍持續(xù)60 s ,然后熄燈,即完成一次測(cè)試. 每次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行15 次測(cè)試,記錄大鼠的正確率和反應(yīng)時(shí). 反應(yīng)時(shí)為**臂亮燈開(kāi)始到大鼠到達(dá)**臂所用時(shí)間. 分別記錄不同應(yīng)激后即刻、2 , 4 和6 d 的成績(jī).
1. 2. 3 避暗實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)箱由明、暗兩個(gè)箱子組成,箱底鋪以銅網(wǎng),暗箱通以40 V 交流電. 暗箱與明箱相連的壁中央有洞,大鼠可以自由通過(guò)[3 ] . 首先將大鼠放入明箱中,由于其鉆洞及趨黑本性,則鉆入暗箱中,大鼠因遭受電擊而逃回明箱中,此即為一次學(xué)習(xí). 以大鼠在明箱中停留時(shí)間超過(guò)5 min 為學(xué)會(huì). 記錄大鼠在應(yīng)激后即刻及6 d 時(shí)學(xué)會(huì)所用的總時(shí)間、潛伏期和錯(cuò)誤數(shù).
所有實(shí)驗(yàn)時(shí)間為每日上午8 :00～12 :00 ,在同一環(huán)境相似的條件下進(jìn)行.
統(tǒng)計(jì)學(xué)處理: 所有數(shù)據(jù)以x ±s 表示,采用SPSS
10. 0 for windows 對(duì)Y2型迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析,對(duì)避暗實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行非參數(shù)秩和檢驗(yàn).
2 結(jié)果
2. 1 正確率和反應(yīng)時(shí)的變化 + Gz 組大鼠正確率在暴露后2 ,4 和6 d 時(shí)較對(duì)照組均顯著降低( P <
0. 01) ,噪聲組大鼠僅在暴露后即刻較對(duì)照組顯著降低( P < 0. 05) ;復(fù)合應(yīng)激組大鼠在暴露后各時(shí)間點(diǎn)較對(duì)照組和噪聲組均顯著降低( P < 0. 01) ,而與+ Gz 組相比則均無(wú)顯著性差異(Fig 1) .
圖1 復(fù)合應(yīng)激后大鼠正確率的變化
+ Gz 組大鼠反應(yīng)時(shí)在暴露后2 ,4 和6 d 時(shí)較對(duì)照組均顯著延長(zhǎng)( P < 0. 01) ,而噪聲組大鼠在暴露后各時(shí)間點(diǎn)較對(duì)照組均無(wú)顯著變化;復(fù)合應(yīng)激組大鼠反應(yīng)時(shí)在暴露后各時(shí)間點(diǎn)較對(duì)照組和噪聲組均顯著延
長(zhǎng)( P < 0. 01) ,而與+ Gz 組相比則均無(wú)顯著性差異(Fig 2) .
Fig 2 Changes of reaction time after combined stress ( n = 8 ,x ±s)
圖2 復(fù)合應(yīng)激后大鼠反應(yīng)時(shí)的變化
2. 2 總時(shí)間、潛伏期和錯(cuò)誤數(shù)的變化 在暴露后即刻, + Gz 組和噪聲組大鼠的總時(shí)間、潛伏期及錯(cuò)誤數(shù)較對(duì)照組均無(wú)顯著性差異,而復(fù)合應(yīng)激組大鼠總時(shí)間和錯(cuò)誤數(shù)均顯著增加( P < 0. 01) ,潛伏期顯著縮短( P < 0. 05) ;在暴露后6 d 時(shí), + Gz 組和復(fù)合應(yīng)激組大鼠潛伏期較對(duì)照組均顯著縮短( P < 0. 05 ,Tab 1) .
表1 應(yīng)激后大鼠總時(shí)間、潛伏期、錯(cuò)誤數(shù)的變化
Tab 1 Changes of total time (TT) , latent time (LT) and number oferror (NE) in rats after stress ( n = 8 , x ±s)
Group 0 d 6 d
TT(s) LT(s) NE LT(s)
Contro l 396. 5 ±110. 5 21. 6 ±20. 7 2. 0 ±1. 1 35. 4 ±20. 2
Noise 387. 0 ±98. 4 21. 7 ±14. 8 2. 1 ±1. 5 32. 3 ±23. 8
+ Gz 448. 9 ±93. 6 42. 4 ±18. 1 1. 3 ±0. 7 1. 9 ±1. 0a
Combined 563. 0 ±109. 6b 4. 9 ±2. 6a 7. 4 ±4. 8b 2. 0 ±1. 3a
aP < 0. 05 ,bP < 0. 01 vs control .
3 討論
隨著新一代高性能戰(zhàn)斗機(jī)的裝備,飛行員已較以往任何時(shí)候都更加頻繁的暴露于各種**的航空應(yīng)激因素之下,其中*為常見(jiàn)且危害較大的就是正加速度和噪聲. 其對(duì)飛行人員智力水平和工作能力的不利影響已逐漸引起航空醫(yī)學(xué)工作者的高度重視. 本研究我們采用Y2型迷宮、避暗實(shí)驗(yàn)等行為學(xué)實(shí)驗(yàn)方法,觀察了中等強(qiáng)度的正加速度和噪聲復(fù)合應(yīng)激后大鼠學(xué)習(xí)記憶功能的變化情況,發(fā)現(xiàn)+ 6 GzP3 min 和90dB (A)P30 min 噪聲復(fù)合應(yīng)激可引起大鼠持續(xù)性學(xué)習(xí)記憶功能障礙.正加速度對(duì)腦的影響一直受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注. 圍繞高G值暴露后腦組織病理學(xué)變化開(kāi)展了大量實(shí)驗(yàn)工作,觀察了高G值后腦組織形態(tài)的變化,系統(tǒng)地揭示了高G暴露致腦損傷的性質(zhì)、時(shí)程及其機(jī)制[4 ,5 ] . 在此基礎(chǔ)上,又進(jìn)一步探討了正加速度對(duì)腦功能的影響[1 ,6 ] . 韋應(yīng)波等[6 ] 采用Y2型迷宮、曠場(chǎng)分析實(shí)驗(yàn)和避暗實(shí)驗(yàn)等行為學(xué)試驗(yàn)方法,觀察了不同強(qiáng)度和作用時(shí)間的+ Gz 暴露后,大鼠的記憶功能和行為學(xué)的變化情況,發(fā)現(xiàn)+ 10 GzP3 min 暴露可引起大鼠暫時(shí)性記憶保持功能障礙,但+ 6 GzP3 min 暴露后大鼠的記憶功能無(wú)明顯變化. 本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示, +6 GzP3 min 組大鼠正確率在暴露后2 , 4 及6 d 均顯著降低,反應(yīng)時(shí)均顯著延長(zhǎng),表明+ 6 GzP3 min 暴露可引起大鼠學(xué)習(xí)功能持續(xù)性降低. 以上結(jié)果提示,雖然學(xué)習(xí)功能與記憶功能是密切相關(guān)的兩個(gè)腦功能,但是在+ Gz 暴露后,學(xué)習(xí)和記憶兩個(gè)功能的變化可能存在某種差異,學(xué)習(xí)能力的改變較之記憶功能可能對(duì)缺血缺氧改變更敏感,即學(xué)習(xí)功能更易受到+ Gz 暴露的影響. 其原因可能是由于在學(xué)習(xí)過(guò)程中達(dá)到學(xué)會(huì)程度需要形成長(zhǎng)期記憶,而長(zhǎng)期記憶需要有新的蛋白質(zhì)分子的合成,這可能與腦內(nèi)某些長(zhǎng)久性的功能和結(jié)構(gòu)變化有關(guān), + Gz 暴露導(dǎo)致的暫時(shí)性腦缺血缺氧變化抑制了大鼠的神經(jīng)細(xì)胞的正常活動(dòng),從而可能使短期記憶向長(zhǎng)期記憶的轉(zhuǎn)化過(guò)程受阻,從而表現(xiàn)為大鼠學(xué)習(xí)能力的減退. 而經(jīng)過(guò)訓(xùn)練達(dá)到學(xué)會(huì)程度的大鼠,已經(jīng)形成了相應(yīng)的長(zhǎng)期記憶,即腦部相關(guān)腦區(qū)已經(jīng)發(fā)生了某種結(jié)構(gòu)變化,所以大鼠的記憶能力在其后的+Gz 暴露后得到了較好保持.
噪聲暴露對(duì)人工作能力的影響,一直是公共衛(wèi)生醫(yī)學(xué)和職業(yè)醫(yī)學(xué)的重要研究課題之一. 國(guó)內(nèi)外學(xué)者曾采用多種行為學(xué)實(shí)驗(yàn)方法,研究了不同噪聲暴露強(qiáng)度和暴露時(shí)間下人和動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶功能的變化,發(fā)現(xiàn)80～96 dB 的噪聲暴露30 min 可引起人和動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶功能障礙[7 ,8 ] . 多數(shù)學(xué)者認(rèn)為噪聲主要影響學(xué)習(xí)能
力和短時(shí)記憶,而對(duì)長(zhǎng)時(shí)性記憶沒(méi)有影響或影響較小. 本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,噪聲組大鼠正確率僅在暴露后即刻顯著降低,暴露后2 d 時(shí)已基本恢復(fù),提示90 dB(A) 噪聲暴露30 min 可引起大鼠暫時(shí)性學(xué)習(xí)記憶功能降低. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與以往的報(bào)道相一致[7 ,8 ] . 其機(jī)制可能為,在噪聲作用下,噪聲信息被投射到大腦皮層廣泛區(qū)域,并使其超過(guò)正常興奮程度,從而使電擊造成的痛覺(jué)信息不能或減弱與控制產(chǎn)生回避反應(yīng)的有關(guān)皮層建立暫時(shí)性聯(lián)系,致使動(dòng)物學(xué)習(xí)能力降低[9 ] .戰(zhàn)斗機(jī)飛行員在飛行中常常暴露于正加速度和噪聲等多種**環(huán)境因素之下,但有關(guān)正加速度和噪聲復(fù)合應(yīng)激對(duì)學(xué)習(xí)記憶的影響鮮有報(bào)道. 本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,正加速度和噪聲復(fù)合應(yīng)激組大鼠在暴露后各時(shí)間點(diǎn)正確率均顯著降低,反應(yīng)時(shí)均顯著延長(zhǎng),總時(shí)間和錯(cuò)誤數(shù)顯著增加,潛伏期顯著縮短,提示+ 6 GzP30 min 和90 dB(A)P30 min 復(fù)合應(yīng)激可以引起大鼠嚴(yán)重的持續(xù)性學(xué)習(xí)記憶功能障礙. 在正加速度和噪聲同時(shí)作用下,兩種應(yīng)激因素具有一定的協(xié)同效應(yīng),復(fù)合應(yīng)激較之單純正加速度或噪聲對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶功能的影響在損害程度和持續(xù)時(shí)間上都有一定程度的加強(qiáng).
