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次声作用对大鼠视觉电生理功能的影响
关键字： 次声作用次声是频率低于20 Hz的声波，系由各种物体振动产生，通过弹性介质的分子作用形成疏密交替的纵波向四周传播.次声的频率低，波长长，一般不能引起人的听觉.自然界的很多现象，如火山爆发、暴风骤雨、地震、台风等，都能产生较强的次声［1］.在航天工业的研究、生产、实验等活动中，也可有次声的产生.载人航天器在发射时，运载火箭产生强烈的振动和巨大的轰鸣，同时含有很强的次声成分，模拟实验发现其声压级达150 dB以上，宇航员的视力敏锐程度受到了明显的影响.由于在大多数情况下产生的次声常混有一定程度的可听声，因而单纯次声作用对人体的生物学效应往往被人们所忽视.近年来，国内外一些科研机构对次声的生物学效应进行了初步的研究，但有关次声对视觉系统影响的报道甚少，国内研究尚属空白.我们从次声作用大鼠视觉电生理功能影响角度进行了观察，为进一步探讨次声对人类致伤的作用机理和预防措施提供依据.
1 材料和方法
1．1 次声压力仓系统 采用我校研制的电激励式次声压力仓系统.体积为0.86 m3，仓内各空间点次声的频率和声压级水平保持一致.
1． 2 动物 采用我校实验动物中心提供的健康成年雄性SD大鼠48只，体质量200 g～250 g. 分笼饲养于安静舒适环境下（基础噪音声压级不高于40 dB). 用完全随机法将实验动物分为8组，每组6只.
1．3 次声暴露方法 实验组给予8 Hz，声压级130 dB的次声暴露，1次/d，每次2 h，分别暴露1，4，7，11，14，18及21 d.根据暴露时间，在各个时间点进行电生理的检测.对照组亦每日置于次声仓中2 h，但不接受次声暴露.
1．4 视觉电生理学检测 采用VETS95型视觉电生理检测仪（重庆医用电子设备厂），在实验动物次声暴露前和暴露1’4，7，11，14，18及21 d，分别进行闪光视觉诱发电位(FVEP)，视网膜电图(ERG)和振荡电位(OPs)的检测.将大鼠用20 g/L戊巴比妥纳腹腔麻醉，5 g/L托吡卡胺散瞳后安置电极：FVEP采用12 mm长不锈钢针作电极，记录电极置于大鼠矢状缝前囟后6 mm～7 mm皮下，参考电极置于鼻骨中部皮下，接地电极置于耳后皮下，两眼分别检测，（对侧眼用遮眼罩盖住）.记录方法：给予白光刺激，刺激频率2 Hz，叠加100次，记录时间250 ms，通频带范围为0.1 Hz～85 Hz. 记录P波潜伏期与振幅. ERG电极放置：记录电极采用24号银丝制成环行角膜接触镜，参考电极、地极同FVEP记录.记录方法：给予白光刺激，刺激频率0.5 Hz，叠加5次，通频带、记录时间同FVEP.记录a波、b波的潜伏期和振幅. Ops电极放置同ERG，记录方法：通频带范围为75 hz～300 Hz，其余同ERG. 记录ΣOPs波的振幅.
1．5 统计方法 采用多因素方差分析的方法，对次声暴露前后各参数的变化进行统计学检验.
2 结果
2．1 次声暴露后大鼠FVEP-P波的变化 次声暴露前后对照组大鼠P波潜伏期、振幅无差异，实验组P波潜伏期无差异，而振幅则在暴露1 d后明显降低（P＜0.01，Tab 1）. 暴露时间增加，P波振幅仍然下降差异显著（P＜0.01）.至暴露18 d后，振幅下降较前有所恢复，但与实验前相比仍有差异（P＜0.05）.各实验组间振幅下降无明显差异.
2. 2 次声暴露大鼠ERG-a波的变化 次声暴露前后对照组大鼠ERG-a波潜伏期、振幅无差异，实验组在次声暴露11 d以后，大鼠a波潜伏期与实验前相比明显延长（P＜0.05’Tab 2），而振幅在次声暴露1 d后明显下降（P＜0.01’Tab 3）。随着暴露时间延长，振幅有所恢复。暴露至14 d时，振幅再次出现明显下降。但与暴露1 d后相比无明显差异。此后增加暴露时间，振幅恢复。
2．3 次声暴露后大鼠ERG-b波的变化 次声暴露前后对照组大鼠ERG-b波潜伏期、振幅无差异，实验组次声暴露前后大鼠ERG-b波潜伏期无明显改变，而振幅在暴露1 d后明显下降（P＜0.01’Tab 4）.随后振幅有所恢复，与实验前相比无差异. 暴露至11 d，振幅又出现下降（P＜0.05）.至14 d，振幅出现明显下降（P＜0.01）.再增加暴露时间，振幅与实验前相比下降仍有差异。3 讨论
当今国外航天工业部门在进行工业科技研究、生产和现场发射的全过程中，已注意到在某些环节实践中产生的次声和属于可听声范围的低频噪声对人体的影响，并开展了职业卫生学和有关基础问题的研究.次声对生物体、特别是人体的作用，已开始引起科研机构的重视，并进行了一些初步的研究.但至今有关次声对视觉影响的报道甚少，仅有关于视物模糊及眼结膜血管变化的描述［1.2］.因此，次声对视觉系统的影响极待深入的研究.
3．1 关于视觉电生理功能的评定 对于视觉电生理功能的评定，有多种方法. fVEP是用光刺激视网膜后，通过视路传递，在枕叶视皮层诱发出的电活动。它反映出视网膜神经节细胞到视皮层的功能状态，是对视路功能的客观的检查方法，其正常与否决定于是否具有正常的视网膜，是否具有正常传导功能的视神经、外侧膝状体和视放射纤维，以及正常功能的视皮层.主要观察指标是P波的潜伏期和振幅.潜伏期的长短反映神经传导途径中是否有阻滞的存在，而振幅则主要反映视网膜黄斑部的感受机能，同时也受到中枢传导功能的影响［3］. eRG主要反映视网膜的机能. 其中a波起源于视网膜视感受器层，是一种超级化的动作电位，主要由视感受器电位构成，代表光感受器的电活动，是刺激后发生的最初反应［4］；b波代表视网膜内核层区域细胞的电活动，是视感受细胞兴奋后产生的电位变化，并以冲动的形式传向视神经.因此，a波取决于光刺激的强度及光感受器的完整性；b波则取决于a波和视网膜内信号传递过程的完整性［5］. ops是附加在a波和b波上的一系列节律性的低振幅电位，其状态取决于视网膜血液循环变化情况［6］.
3．2 保证大鼠视觉电生理检查稳定性 临床视觉电生理学检查是一种客观的检查方法，该方法可用于对动物视觉电生理功能的评定，但国内的研究较少。因生理、物理、化学等因素的改变，正常的视觉电生理指标其形状和特性有很大差异，而且各实验室正常值变异较大.我们在实验中通过控制动物麻醉深度、瞳孔散大程度，固定电极放置、动物与光源角度，调节室内温度、环境照度等一系列措施，使实验前、后各种客观因素的影响降到最小，而使电生理指标最大限度的反映动物视神经系统的机能状态。我们在实验中还发现，周期性节律对电生理指标影响较大。对每一个特定的个体，同一天的不同时间，各指标的潜伏期基本一致，但振幅值不尽相同［7］.我们观察到，大鼠晚上电生理指标振幅值较白天为高，可能是由于大鼠多为夜间活动的缘故。因此，我们选定每个观察日的同一时间进行电生理检测，而排除动物生理性节律的影响.在ERG的检测中，我们选择银质角膜接触镜是由于其对眼刺激性较小，而且与液体接触时本身不产生电信号. sD大鼠的FVEP，ERG波形与人相似，但是其波幅值相对较低，峰潜时较短. fVEP-P波峰潜时为(68±8)ms ，振幅为(12±3)μV ；ERG-a波峰潜时为(21±10) ms ，振幅为(-32±14)μV：ERG-b波峰潜时为(45±5)ms ，振幅为(102±36)μV；OPS振幅为(35±15)μV.
3．3 次声对大鼠视觉电生理的影响 从本实验的结果可以看出，次声确可造成一定程度的视觉功能的损害.动物在次声暴露1 d后，即有明显FVEP-P波、ERG-a波、ERG-b波振幅下降.这种异常是即刻发生的，而且随着暴露时间延长，有明显的适应现象. fVEP-P波在暴露18 d后，振幅下降有所恢复；ERG-a波、ERG-b波恢复后也直到暴露14 d，才再次出现振幅的明显下降，可能是由于机体对于次声环境敏感的阈值提高，直到累积效应再次达到提高了的阈值，才能引起视觉机能的损害.次声对视觉功能的影响机制，首先是基于生物共振.人体器官可以认为是一系列多重心、多支点的弹簧质量模型，各部分均有一定的固有振动频率频带，如头部为8 hz～12 Hz，胸部为4 Hz～6 Hz，腹部为6 Hz～9 Hz等，均在次声频率范围内.次声作为一种异常的物理信号，其特有的压力感和振动感诱发机体组织器官发生共振，刺激躯体的本体感受器和内脏器官的感受器，通过神经反射，作用于中枢，进一步反射性地引起一些器官和生理系统的反应，包括视觉系统。另外，次声以一种能量形式直接作用于组织，其机械能可转化为热能、生物化学能或生物电能，进而引起组织细胞分子结构的改变［8，9］.ΣOPs的振幅作为反映视网膜循环功能状态的指标，随着次声暴露时间的延长，振幅下降随之增多.说明次声不仅通过中枢反应间接引起视觉机能的异常，还有可能通过能量转换直接造成视网膜血液供应的改变，而影响神经传导.
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