Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Effects of the static and ELF magnetic fields on the neuronal population activity in Morimus funereus (Coleoptera, Cerambycidae) antennal lobe revealed by wavelet analysis. med./bio.

[Wirkungen der statischen und extrem niederfrequenten Magnetfelder auf die Aktivität der Neuronen-Population im Antennenkolben von Morimus funereus (Coleoptera, Cerambycidae) mit Hilfe von Wellen-Analyse untersucht].

Veröffentlicht in: Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 2015; 181: 27-35

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollte die Wirkung eines statischen Magnetfelds und von extrem niederfrequenten Magnetfeldern auf die neuronale Populations-Aktivität im Antennenkolben (Teil des Insekten-Gehirns, welches Signale der olfaktorischen sensorischen Neuronen aus der Antenne aufnimmt) von Käfern untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

Die Art Morimus funereus wurde durch die IUCN (International Union for Conservation of Nature and Natural Resources) als gefährdet klassifiziert. Somit ist es wichtig zu verstehen, wie die unterschiedlichen ökologischen Faktoren, wie z.B. Magnetfelder, das Nervensystem der Käfer beeinflussen könnten.
Ein weiteres Ziel dieser Studie bestand darin, zu untersuchen, ob die Wavelet-Transformation zur Messung der möglichen Expositions-bedingten Wirkungen auf die Aktivität der Neuronen-Population bei Insekten geeignet ist.
Es wurden drei Experimente durchgeführt: 1.) Exposition bei einem statischen Magnetfeld (n=7), 2.) Exposition bei einem 50 Hz-Magnetfeld (Sinuswelle) (n=12) und 3.) Exposition bei einem 50 Hz-Magnetfeld (Rechteckwelle) (n=10). Im ersten Experiment wurde eine 5-minütige Basislinie vor der Exposition aufgenommen, gefolgt von einer 5-minütigen Aufnahme während der Exposition und anschließend eine 5-minütige Aufnahme nach der Exposition. Die Experimente 2 und 3 bestanden aus 3 Expositionen à 5, 10 und 15 min. Die Aufzeichnungen wurden 5 min vor der ersten Exposition (Basislinie) sowie direkt im Anschluss nach der ersten Expositions-Periode (5 min) und 35 min später gemacht. Direkt nach der späteren Aufzeichnung begann die nächste Expositions-Periode (10 min) und nach 35 min wurde wieder eine Aufzeichnung gemacht. Im Anschluss begann eine 15-minütige Expositions-Periode und 35 min später die letzte Aufzeichnung.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1:
Expositionsdauer: kontinuierlich für 5 Minuten
Exposition 2: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 5, 10 und 15 Minuten
Exposition 3: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 5, 10 und 15 Minuten

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz
Typ
Expositionsdauer kontinuierlich für 5 Minuten
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau magnetic field was produced by an electromagnet, powered by a DC voltage source of 12 V; magnet was placed at a distance of 2 cm from the left antenna
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 2 mT Mittelwert gemessen - an der Kopfoberfläche

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 5, 10 und 15 Minuten
Zusatzinfo Sinuswelle
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Abstand zw. exponiertem Objekt und Expositionsquelle 1 cm
Aufbau magnetic field was generated by a Teflon coil (length 70 mm, diameter 30 mm) which was coiled by enameled copper wire; a soft iron core (diameter of 8 mm) was placed in the middle of the cylinder, so it represents a single unit; magnet was connected to the power amplifier and the frequency generator, which enabled generation of different waveforms; sine wave and square wave current (0.3 A, 12 V, 50 Hz) flows through the magnet inducing MF of 19 mT on the top of the core; an oscilloscope was used to check the waveform accuracy; magnet was placed 1 cm from the left antenna of the beetle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 2 mT Mittelwert gemessen - an der Kopfoberfläche

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • rechteckig
Expositionsdauer kontinuierlich für 5, 10 und 15 Minuten
Zusatzinfo Rechteckwelle
Zusatzinfo rise time of the square was about 2.2 ms, the root mean of the amplitude of the square signal was 630 mV, width of impulses was 5 ms, and period was 20 ms
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
  • same setup as in E2
Abstand zw. exponiertem Objekt und Expositionsquelle 1 cm
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 2 mT Mittelwert gemessen - an der Kopfoberfläche

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

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

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Es wurde kein signifikanter Einfluss des statischen Magnetfelds auf die Aktivität der Neuronen-Populationen im Antennenkolben gefunden.
Die Exposition bei extrem niederfrequenten Magnetfeldern rief im Vergleich zu den jeweiligen Basislinien signifikante Veränderungen bei den langsamen (1-2 Hz, 2-4 Hz) und den schnellen (64-128 Hz) Frequenzbändern der lokalen Feldpotenziale im Antennenkolben hervor: Im zweiten Experiment (Sinuswelle) war die relative Wavelet-Energie im Bereich von 1-2 Hz nach der wiederholten und langen Exposition signifikant erniedrigt, während sie im Frequenzband von 4-8 Hz direkt nach der ersten Exposition sowie nach den wiederholten Expositionen signifikant erhöht war. Im dritten Experiment (Rechteckwelle), war die relative Wavelet-Energie des 4-8 Hz Frequenzbandes direkt nach der ersten Exposition sowie nach den wiederholten Expositionen signifikant erhöht. Im Bereich von 1-2 Hz war die relative Wavelet-Energie nur nach den wiederholten Expositionen signifikant erniedrigt, während sie im Frequenzband von 64-128 Hz sowohl direkt nach der ersten sowie auch nach wiederholten Expositionen signifikant erniedrigt war.
Die Autoren schlussfolgern, dass extrem niederfrequente Magnetfelder die Aktivität der Neuronen-Populationen im Antennenkolben von Morimus funereus beeinträchtigen könnten und dass die Wavelet-Transformation ein nützliches Mittel darstellt, um diese Veränderungen zu messen.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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