Beteiligung des Kreislaufs aus primärem auditorischem Kortex und basolateraler Amygdala an der veränderten Abrufbarkeit des konditionierten Angst-Gedächtnis nach Exposition gegenüber elektromagnetischen Feldern bei Mäusen.

Zahlreiche Studien zeigen, dass elektromagnetische Felder (EMF) kognitive Funktionen und emotionales Verhalten beeinträchtigen können. Besonders relevant ist in diesem Kontext das konditionierte Furchtgedächtnis, da dessen Dysregulation als zentrales Merkmal posttraumatischer Belastungsstörungen gilt. Die Wirkung von EMF auf die zugrundeliegenden neuronalen Schaltkreise ist bislang weitgehend unerforscht. Der primäre auditorische Kortex (Au1) und die basolaterale Amygdala (BLA) bilden einen Schlüsselschaltkreis für die Verarbeitung und den Abruf des Furchtgedächtnisses. Die vorliegende Studie untersucht, wie eine kombinierte Befeldung mit statischem Magnetfeld und Hochfrequenz diesen Au1-BLA-Schaltkreis auf Verhaltens-, Struktur- und Signalübertragungsebene beeinflusst.

Zehnwöchige C57BL/6N-Mäuse wurden randomisiert in 4 Gruppen unterteilt: 1) scheinbefeldete Kontrolle; 2) Magnetfeldexposition (MF; 100 mT, 1 h/Tag); 3) HF-Exposition (HF; 9,375 GHz Trägerfrequenz unmoduliert, SAR-Wert 2,58 W/kg, 15 min/Tag) und 4) kombinierte Exposition (MF & HF). Thermische Wirkungen wurden durch rektale Temperaturmessungen ausgeschlossen. Die Tiere wurden einer auditorischen Furchtkonditionierung unterzogen. Die Aktivierung des Furchtgedächtnisses wurde durch Erstarrungsverhalten bewertet. Außerdem wurden die Hörfunktion sowie strukturell-morphologische Gewebeveränderungen in Au1 und BLA analysiert. Des Weiteren wurden Projektionsneuronen (Verbindung Au1-BLA) sowie die Kalziumdynamik der Au1- und BLA-Neuronen untersucht. Zur funktionellen Charakterisierung wurden exzitatorische (CaMKII-exprimierende) Au1-Neuronen gezielt aktiviert oder inhibiert und die nachgeschalteten exzitatorischen und inhibitorischen Neuronen in der BLA überprüft. Je nach Analyse wurden 6 oder 8 Proben pro untersuchter Gruppe verwendet (n = 6|8).

Ausschließlich die kombiniert befeldete Gruppe (MF & HF) zeigte nach 7-tägiger Befeldung eine signifikante Veränderung des Erstarrungsverhaltens, ein klares Zeichen für die Beeinträchtigung des Furchtgedächtnisses. Die Hörfunktionen waren nicht verändert. Strukturell zeigten sich in den befeldeten Gruppen pathologische Veränderungen gegenüber der Kontrollgruppe, darunter Mitochondrienschwellung, Chromatin-Kondensation und Degranulation des endoplasmatischen Retikulums. Diese Veränderungen waren ausgeprägter in der kombiniert befeldeten Gruppe als in der MF- oder HF-Gruppe und ausgeprägter in den Au1-Neuronen als in den BLA-Neuronen. Damit konsistent waren die Nissl-Körperchen bei den kombiniert befeldeten Au1-Neuronen signifikant reduziert. Auch die Verbindung zwischen Au1- und BLA-Areal (neuronale Projektion) wies eine geschwächte Signalübertragung auf. Korrespondierend war in der kombiniert befeldeten Gruppe die Kalziumaktivität während der Furchtreaktion statistisch signifikant vermindert. Funktionell zeigte sich, dass die chemische Aktivierung der exzitatorischen Au1-Neuronen das Furchtverhalten und die BLA-Kalziumdynamik partiell wiederherstellte, während die chemische Inaktivierung den Phänotyp verstärkte. In der BLA zeigte sich nach kombinierter Befeldung eine erhöhte Aktivierung exzitatorischer, nicht jedoch inhibitorischer Neurone, die durch die Au1-Aktivierung abgeschwächt wurde.

Die Ergebnisse zeigen, dass eine kombinierte Befeldung aus statischem Magnetfeld und HF-EMF den Au1-BLA-Schaltkreis funktionell schwächen und dadurch den Abruf des Furchtgedächtnisses beeinträchtigen kann. Die funktionelle Überprüfung weist darauf hin, dass eine reduzierte glutamaterge Ausgangsaktivität des Au1 mit nachgeschalteter Dysregulation cholinerger BLA-Neuronen beteiligt ist. Die beobachteten Beeinträchtigungen sind nicht auf eine Störung der peripheren Hörfunktion oder initialen sensorischen Reizverarbeitung zurückzuführen.

Anmerkungen der Redaktion:

Die vorliegende Studie zeichnet sich durch ihren multimodalen Ansatz aus: Verhaltenstest, Chemogenetik, Kalziumbildung, Elektronenmikroskopie und virales Tracing (Projektionsneurone) werden zu einer konsistenten Evidenzkette verknüpft. Eine mögliche klinische Relevanz ergibt sich aus dem Bezug zur posttraumatischen Belastungsstörung, wobei diese Tierversuchsdaten nicht direkt auf den Menschen übertragbar sind. Die Stärke des statischen Magnetfeldes liegt unterhalb der Unbedenklichkeits-Einstufung der ICNIRP (400 mT), während die spezifische Absorptionsrate des HF-EMF mit 2,58 W/kg in der Größenordnung der zulässigen Belastung für den Kopf liegt (2 W/kg). Bemerkenswert ist, dass die EMF-Wirkungen vor allem synergistisch auftreten, wie es z. B. auch bei realer Drahtloskommunikation der Fall ist. Die Niederfrequenz-Komponente bei drahtloser Kommunikation unterscheidet sich jedoch stark von dem hier verwendeten statischen Magnetfeld, da diese pulsiert ist und wesentlich schwächer. (RH)