Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Synchronization dynamics induced on pairs of neurons under applied weak alternating magnetic fields. med./bio.

[Unter Einwirkung schwacher magnetischer Wechselfelder an Neuronen-Paaren hervorgerufene Synchronisations-Dynamik].

Veröffentlicht in: Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 2013; 166 (4): 603-618

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die Wirkungen schwacher magnetischer Wechselfelder auf die Synchronisations-Dynamik bei Neuronen-Paaren von Schnecken untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

Die Neuronen wurden aus dem Ganglion von Helix aspersa präpariert. Insgesamt wurden 16 Neuronen-Paare untersucht. Verschiedene Experimente wurden durchgeführt:
1.) Elektrophysiologische Aufzeichnungen: Die neuronale Aktivität wurde unter dem Einfluss eines Magnetfeldes im Bereich zwischen 1 mT und 15 mT gemessen. Die magnetische Flussdichte wurde schrittweise in 0,05 mT-Intervallen erhöht. Zusätzliche Messungen wurden im Bereich zwischen 0,02 mT und 2 mT durchgeführt.
2.) Synaptische Aktivität: Die Magnetfeld-abhängigen neuronalen Aktivitäten wurden verglichen mit der synaptischen Aktivität, gefördert durch Glutamat und Acetylcholin (zur Untersuchung der Neurotransmitter-vermittelten Reaktion und der Beteiligung von chemischen Synapsen) und der Aktivität, welche durch Koffein (erhöht den intrazellulären Gehalt an Ca2+ (zur Untersuchung der Calcium-vermittelten Reaktion)) hervorgerufen wird.
3.) Inhibition der Gap junctions: Die Wirkungen von 0,1, 10 und 100 µM Carbenoxolone (hemmt Gap junctions) wurde unter dem applizierten Magnetfeld untersucht, um die Beteiligung elektrischer Synapsen zu untersuchen.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 50 Hz
Expositionsdauer: jeder Wert der magnetischen Flussdichte wurde für 15 s appliziert mit 1 min Pause dazwischen

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer jeder Wert der magnetischen Flussdichte wurde für 15 s appliziert mit 1 min Pause dazwischen
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau pair of Helmholtz coils with a diameter of 11 cm, separated by 5.5 cm producing a highly homogeneous field oriented in east-west direction in respect to the brain ganglia (in this direction the measured horizontal component of the magnetic field was ± 0,00 mT; samples placed between the coils; bath temperature was 21°C -23°C, but did not change due to magnetic field exposure (accuray of thermometer ± 0.2°C); exposure setup placed within a Faraday cage
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 0,02 mT Minimum gemessen - -
magnetische Flussdichte 15 mT Maximum gemessen - -

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • vor der Befeldung
  • während der Befeldung
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Wenn das Magnetfeld appliziert wurde, wurde bei 27% der getesteten Neuronen-Paare eine bioelektrische Synchronisation der Feuerrate beobachtet. Die bioelektrische Synchronisation trat bei bestimmten magnetischen Flussdichten auf, abhängig vom jeweiligen Neuronen-Paar. Bei höheren magnetischen Flussdichten wurden manche der synchronisierten Neuronen-Paare desynchronisiert.
Die Feuerrate der Neuronen-Paare wurde durch die Magnetfeld-Exposition erniedrigt. Diese Wirkung wurde auch bei der Zugabe von Koffein und Glutamat beobachtet, jedoch nicht bei Acetylcholin. Dies deutet darauf hin, dass das Magnetfeld zu einer Freisetzung von Calcium-Ionen in das Cytosol der Neuronen führt.
Die Ko-Exposition von Magnetfeld und Carbenoxolon war nicht in der Lage die Synchronisation zu verändern.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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