环境中的电磁辐射(EMR)，特别是微波范围内的电磁辐射，可能构成公共卫生问题。最近有报道称，暴露在由100赫兹方脉冲调制的2.4 GHz EMR下，会显著增加小鼠的清醒程度。

  2024年4月1日，西湖大学施一公团队在PNAS 在线发表题为“Impact of specific electromagnetic radiation on wakefulness in mice”的研究论文，该研究证明了类似的觉醒增加可以由1000Hz的调制频率引起，而不是10Hz。与2.4 GHz载波频率相比，无论调制频率如何，相同功率密度的935 MHz EMR对唤醒性的影响都很小。

  值得注意的是，用2.4 GHz EMR的正弦波脉冲调制取代100 Hz的方波脉冲调制仍然可以显著增加觉醒。相比之下，100 Hz的连续正弦振幅调制与相同的时间平均功率输出不能触发任何可检测的觉醒变化。因此，EMR对睡眠行为的改变不仅取决于载波频率，还取决于调制的频率和模式。这些结果暗示了动物特定EMR的生物感应机制。

  环境中的电磁辐射(EMR)，特别是无线信号，对健康的潜在负面影响引起公众的严重关注。之前的研究发现，小鼠睡眠结构的改变是对长时间无线范围EMR暴露的一种特定生理反应。EMR诱导的生物/生理后果可能受到多个参数的影响，包括电磁场的载波频率、EMR的峰值和平均功率密度、占空比(EMR应用的百分比时间)以及调制的频率和模式。之前的研究中，小鼠暴露于2.4 GHz EMR，峰值功率为64 W，时间平均功率密度为8 W(1/8占空比)，由100 Hz方脉冲调制，显著增加觉醒。

  EMR的载波频率和功率密度是决定其生物学后果的两个主要参数。暴露于900 MHz和2 GHz的EMR(两者都广泛用于全球电信)被认为会对人类产生不同的睡眠干扰效应。关键问题是，这种行为变化是否与特定的载波频率有关，如果是的话，是什么物理基础负责感知EMR并调节其影响。遗憾的是，很少有研究直接比较不同EMR载波频率对睡眠结构的影响。已发表的研究多集中于900 MHz载波频率的睡眠效应，2.4 GHz载波频率的研究较少。目前尚不清楚2.4 GHz以外的EMR载波频率是否也会引发小鼠觉醒增加。

  2.4 GHz脉冲64w方案的SPM频率为100 Hz，导致睡眠期间的清醒程度增加(Credit: PNAS)

  调制频率和占空比也可能对生物产生影响。例如，暴露于900 MHz脉冲调制为14 Hz的EMR，而不是217 Hz，会导致NREM睡眠期间12.75至13.25 Hz范围内的脑电图功率增加。暴露于450 MHz调制频率在7 Hz至1000 Hz之间的EMR，会导致脑电图能量水平越来越强，在更高频率下的脑电图节律更高。来自青蛙心脏的钙外排仅受到240 MHz 16 Hz调制EMR的影响，而不受连续波或0.5 Hz调制的影响。鸡胚胎聚集的心脏细胞在连续EMR暴露期间的搏动间隔增加，但在脉冲调制EMR暴露后减少。调制频率可能影响由神经元群耦合形成的神经节律，对大脑功能和睡眠行为带来潜在的变化。目前尚不清楚100赫兹以外的调制频率是否会改变老鼠的睡眠行为。

  在之前的研究中，研究人员已经建立了研究EMR对小鼠影响的实验系统。在该研究中，作者使用该系统来解决上述关于EMR对小鼠睡眠影响的问题。实验证据明确地表明，睡眠行为的改变取决于EMR调制频率、调制模式和载波频率。长时间暴露于不同频率方脉冲调制的2.4 GHz载频EMR下，小鼠的清醒状态发生了不同的变化。与2.4 GHz相比，935 MHz载波频率对清醒或非快速眼动的影响很小。然后，2.4 GHz EMR与正弦脉冲调制，而不是连续的100 Hz正弦调制，导致觉醒增加。这些发现将特定的生物反应与EMR的特定参数(即载波频率、调制频率和调制模式)联系起来。

  原文链接https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2313903121