Author(s):
Hasan I*, Jahan MR, Islam MN, Islam MR.
* Department of Anatomy and Histology, Faculty of Veterinary Science, Bangladesh Agricultural University, Mymensingh 2202, Bangladesh
India
Published in:
Saudi J Biol Sci 2022; 29 (1): 102-110
Published: 25.08.2021
on EMF:data since 25.02.2022
Further publications: Studie gefördert durch:

Bangladesh Agricultural University Research System (BAURES), Grant number: 2018/558AU-GC and University Grants Commission (UGC) of Bangladesh, Grant number: 37.01.0000.073.03.012.19/3504.

Keywords for this study:
Memory, learning, behavior
Medical/biological studies
Go to EMF:data assessment

Effect of 2400 MHz mobile phone radiation exposure on the behavior and hippocampus morphology in Swiss mouse model.

Original Abstract

Electromagnetic field exposure to the nervous system can cause neurological changes. The effects of extremely low-frequency electromagnetic fields, such as second-generation and third-generation radiation, have been studied in most studies. The current study aimed to explore fourth-generation cellular phone radiation on hippocampal morphology and behavior in mice. Swiss albino male mice (n = 30) were randomly categorized into 3 groups; control, 40 min, and 60 min exposure to 2400 MHz radiofrequency electromagnetic radiation (RF-EMR) daily for 60 days. The control mice were housed in the same environments but were not exposed to anything. Anxiety-like behaviors were tested using the elevated plus-maze. For histological and stereological examination, the brain was dissected from the cranial cavity. On Cresyl violet stained brain slices, the number of pyramidal neurons in the cornu ammonis of the hippocampus were counted. In exposed mice compared to control mice, a significant increase in anxiety-like behavior has been observed. Histological observations have shown many black and dark blue cytoplasmic cells with shrunken morphology degenerative alterations in the neuronal hippocampus in the radiation exposed mice. In the RF-EMR mouse hippocampus, stereological analyses revealed a significant decrease in pyramidal and granule neurons compared to controls. Our findings suggest that 2400-MHz RF-EMR cell phone radiation affects the structural integrity of the hippocampus, which would lead to behavioral changes such as anxiety. However, it alerts us to the possible long-term detrimental effects of exposure to RF-EMR.

Keywords

Electromagnetic fields | Mobile phone | Mice | Behavior | Hippocampus | Pyramidal neuron

Exposure:

2400 MHz
LTE/5G
SAR = 2,7 W/kg

EMF:data assessment

Summary

Es gibt viele Erkenntnisse, dass elektromagnetische Strahlung sich negativ auf die Gesundheit auswirkt. Dazu gehören neurologische und physiologische Veränderungen sowie Verhaltensänderungen bei Jugendlichen und jungen Erwachsenen. Unter anderem kann oxidativer Stress Enzymaktivitäten in Zellmembranen schädigen und bis zum Zelltod führen. Von Tierversuchen weiß man, dass im Zentralen Nervensystem nach Langzeitbestrahlung Schädigungen wie verminderte Anzahlen von Pyramiden- und Purkinjezellen im Ammonshorn des Hippocampus, vermehrt dunkle Zellen, verändertes Verhalten, Konzentrations- und Gedächtnisstörungen auftreten. Bei Nagetieren wurde in Verhaltens-Experimenten (Elevated Plus-Labyrinth) wiederholt festgestellt, dass Mobilfunkfrequenzen verändertes Verhalten gegenüber unbestrahlten Kontrollen hervorrufen. Es gibt keine Langzeitstudien über die Folgen von 2400-MHz-Strahlung der 4. Generation (4G), deshalb sollte in dieser Studie die Wirkung der Mobilfunkstrahlung auf den Hippocampus und das Verhalten von Mäusen untersucht werden.

Source: ElektrosmogReport März 2022 | 28. Jahrgang, Nr. 1

Study design and methods

30 männliche Mäuse wurden in 3 Gruppen zu je 10 Tieren eingeteilt, unbestrahlte Kontrolle und 2 bestrahlte Gruppen, die 40 bzw. 60 Minuten täglich bei 2400 MHz für 60 Tage der Strahlung ausgesetzt waren. Die Bestrahlung erfolgte über 2 Monate gleichzeitig mit je einem Huawei-Telefon GR5 2017, die SAR betrug 2,7 W/kg. Die Kontrolltiere standen in einem separaten Raum. Alle Tiere konnten sich frei bewegen, um Stress zu vermeiden. In dem Bestrahlungsraum gab es keine weiteren elektrischen Geräte. Das Elevated Plus-Labyrinth war für die Verhaltensstudie in einem anderen Raum platziert. Die Temperatur wurde permanent überwacht, ebenso die gleichmäßige Bestrahlung der Mäuse in den Käfigen. Das Mobiltelefon über dem Käfig auf war auf automatische Antwort eingestellt, von einem anderen 4G-Mobilfunkgerät aus wurde das installierte Gerät angerufen, so dass gleichmäßige Strahlung gewährleistet war. Die durchschnittliche Strahlungsintensität betrug vor der Bestrahlung 530 µW/cm² und während der Bestrahlung 738 µW/cm². Die Akkus wurden ständig geladen, die Tiere jeden Tag von 10.00 Uhr bis 10.40 bzw. bis 11.00 Uhr über 60 Tage bestrahlt. Die Strahlungsbelastung der Kontrollgruppe wurde ebenfalls kontinuierlich gemessen.

Das Verhalten der Tiere wurde mit dem Elevated-Plus-Labyrinth-Test durchgeführt, einem Testverfahren, mit dem man Furcht oder Ängstlichkeit bzw. Neugier der Tiere erfassen kann, die natürlicherweise eine offene, erhöhte Umgebung bevorzugen. Häufigkeit und Dauer der Eintritte in die geschlossenen bzw. offenen Arme des Labyrinths als Maß für die Ängstlichkeit der Tiere werden gemessen. Von den 4 Armen des Labyrinths hatten 2 Arme keine, die beiden anderen 40 cm hohe Wände. Oberhalb war eine Kamera installiert, mit der die Bewegungen der Tiere aufgezeichnet wurden. Die Tiere konnten sich frei bewegen. Die geschlossenen Arme gaben den Tieren Sicherheit, der Aufenthalt in den offenen Armen belegt Erkundungsdrang. Häufiger und dauerhafter Aufenthalt im offenen Bereich ist ein Maß für geringe Ängstlichkeit.

Nach dem Verhaltenstest wurde den Tieren das Gehirn entnommen, der Hippocampus gewogen und die Färbung beurteilt. Die Untersuchung von Gewebeschnitten erfolgte nach Hämatoxylin/Eosin(HE)- und Kresylviolettfärbung in den Hippocampus-Regionen CA1, CA2, CA3 des Ammonshorns mit den Pyramidenzellen und im Gyrus dentatus mit den Granulazellen. Die Anzahl der Pyramidenzellen, der Granulazellen und der lebenden Nervenzellen wurde bestimmt. Degenerierte Nervenzellen wurden charakterisiert als deformierte, geschrumpfte, pyknotische und hyperchromatische Neuronen, die unklare Grenzen zwischen Zytoplasma und Zellkern hatten.

Results

Die Verhaltenstests ergaben signifikante Unterschiede. Bei den bestrahlten Mäusen war ein hochsignifikanter Anstieg an ängstlichem Verhalten zu beobachten. Während die Kontrolltiere sich häufig und lange im offenen Bereich aufhielten, war das bei den 40-Minuten Tieren signifikant reduziert, bei den 60-Minuten-Tieren noch viel stärker reduziert. Alle Werte waren untereinander signifikant verschieden. Bei der Aufenthaltsdauer und anderen Verhaltensweisen (Kopfsenken über den Rand des offenen Arms und Stehen auf den Hinterbeinen mit den Vorderpfoten an der Wand) gab es Signifikanz zwischen den Kontrollen und der 60-Minuten-Bestrahlung.

Die histologischen Untersuchungen zeigten zumeist hochsignifikante Unterschiede sowohl zwischen Kontroll- und Bestrahlungsgruppen als auch zwischen 40- und 60-minütiger Bestrahlung in allen 4 Regionen des Hippocampus. Die Zellzahlen nahmen drastisch ab. Man sah in den bestrahlten Gewebeschnitten viele schwarze und dunkelblaue zytoplasmatische Zellen mit geschrumpfter Morphologie und degenerativen Veränderungen. Die bestrahlten Mäuse zeigten eine signifikante Abnahme an Pyramiden- und Granulazellen im Vergleich mit der Kontrollgruppe, in der reguläre Formen der Pyramiden- und Granulazellen und keine dunklen Zellen auftraten. Es gab deutliche Zelldegeneration mit vielen dunklen Granulazellen im Gyrus dentatus bei der 40-Minuten-Bestrahlung. Die Pyramidenzellen in allen 3 CA-Regionen des Hippocampus zeigten nach 60 Minuten Bestrahlung viele dunkel gefärbte unregelmäßig geformte Pyramidenzellen mit kleinen dunklen Kernen im Vergleich zur 40-minütigen Bestrahlung und den Kontrolltieren. Im Gyrus dentatus hatten die Granulazellen übermäßig viele geschrumpfte und degenerierte dunkle Zellen nach 60-minütiger Bestrahlung, mehr als nach 40 Minuten. Mit der Kresylviolettfärbung zeigten sich nach Bestrahlung signifikant weniger normalen Nervenzellen als bei den Kontrollen, in den Regionen CA1, CA2 und CA3 fanden sich viele pyknotische und degenerierte Zellen.

Bei der Auswertung der lebenden Zellen ergaben sich zumeist hochsignifikante Unterschiede. Die Gesamtzahl der normalen lebenden Pyramidenzellen betrug bei den Kontrolltieren für die Regionen CA1, CA2 und CA3 36,70 ± 1,13; 43,50 ± 0,98 und 43,60 ± 1,14 im Hippocampus und bei den Granulazellen 64,90 ± 1,57 im Gyrus dentatus. Nach 40 und 60 Minuten Bestrahlung waren die Zahlen signifikant niedriger: CA1 23,10 ± 1,52 bzw. 7,80 ± 0,95, CA2 20,20 ± 0,65, bzw. 13,70 ± 0,86, CA3 22,30 ± 1,0 bzw. 12,90 ± 0,80 und im Gyrus dentatus 41,20± 0,99 bzw. 31,20 ± 1,19. Die Anzahl der dunklen Zellen stieg an, während typische Pyramidenzellen vermindert waren.

Conclusions

Die Studie hat gezeigt, dass die Bestrahlung mit 2400 MHz das Verhalten der Mäuse verändert in Form von Ängstlichkeit, begleitet von neurobiologischen und zellulären Veränderungen. Die bestrahlten Tiere vermieden signifikant häufiger die offenen Bereiche des Labyrinths und waren weniger entdeckungsfreudig als die Kontrolltiere. Diese Ergebnisse zeigen, dass Langzeitbestrahlung von männlichen Mäusen mit 2400-MHz-Strahlung von Mobiltelefonen die Struktur der Hippocampuszellen negativ beeinflusst und dass besonders die Pyramidenzellen der Hippocampus-Regionen CA1, CA2 und CA3 und die Granulazellen im Gyrus dentatus geschädigt werden. Das könnte langfristig zu verminderter Leistungsfähigkeit des Gehirns und anderen Erkrankungen führen. Diese Studie kann als Anlass dienen, weitere umfassende Untersuchungen durchzuführen. (IW)