Zur Auswirkung von Magnetfeldbehandlungen verschiedener Frequenzen auf die Mitoserate im hippokampalen Gyrus dentatus der Wüstenrennmaus (Meriones unguiculatus): Eine quantitative Analyse

Abstract

Mit dieser Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass die Behandlung mit Magnetfeldern die Zellproliferation im Gyrus dentatus verändert. Rennmäuse (Meriones unguiculatus) wurden über 15 Tage täglich 30 Minuten einem niederfrequent modulierten Hochfrequenzfeld (35,53 kHz) ausgesetzt. Geprüft wurde die Neurogeneserate bei Tieren aus Käfigaufzucht bei der Generatoreinstellung von 1, 8, 12, 29 und 50 Hz, sowie bei Gehegetieren bei Einstellungen von 1 und 12 Hz. Die Behandlung mit 1, 29 und 50 Hz führt allein bei den Rennmäusen aus restriktiver Aufzucht zu einer signifikanten Absenkung der Zellproliferationsrate. Die Exposition dieser Tiere mit 1 Hz resultiert in einer Absenkung der Neurogenesrate um 17,3 %, die Behandlung mit 29 Hz führt zu einer Reduktion um 16,1 % und schließlich bewirken 50 Hz eine Absenkung um 29,3 %. Mäuse aus den letzten beiden Gruppen werden während der Exposition und weitere 30 Minuten danach auf mögliche Verhaltensänderungen hin beobachtet. Bei den mit 50 Hz behandelten Rennmäusen treten deutliche Änderungen der Bewegungsaktivität im MF auf. Während der Exposition zeigen die mit 50 Hz behandelten Versuchstiere nur geringgradig weniger Scharren an der Wand des Käfigs (-2,8 %). Hingegen wühlen die MF-Tiere 258,9 % mehr, ihre Laufaktivität ist um 14,4 % herabgesetzt und sie sitzen 61,4 % weniger als die Kontrolltiere. Im Magnetfeld schlafen die Versuchstiere nicht. In den 30 Minuten Beobachtungszeit nach der Behandlung scharren die MF-behandelten Tiere mehr als die Kontrolltiere (+23.6 %), wühlen weniger (-62,1 %), laufen mehr (+18,7 %), sitzen weniger (-22,6 %) und schlafen mehr (+186,9 %). Die 29 Hz-Versuchstiergruppe scharren im MF mehr (+13,2 %) und wühlen häufiger (+36,8 %) als die Kontrolltiere. Dagegen ist ihre Laufaktivität um 13,1 % herabgesetzt. Auch sitzen die MF-behandelten Tiere weniger als die Kontrollen (-14,6 %). Die Versuchstiere der 29 Hz-Gruppe schlafen 136,4 % mehr als die Kontrolltiere. Auch nach der Exposition scharren die MF-Tiere mehr (+27,7 %) als die Kontrollen. Dagegen sinkt die Häufigkeit zu Wühlen unter das Niveau der Kontrollgruppe und zwar um 65 %. Die mit 29 Hz behandelten Tiere laufen weniger (-26,3 %), sitzen (+5,9 %) und schlafen (+717,4 %) mehr. Die MF-Exposition der Mäuse aus restriktiver Aufzucht mit 8 und 12 Hz hat keinen signifikanten Effekt auf die hippokampale Neurogeneserate. Ebenfalls ohne Einfluss auf die hippokampale Zellproliferation bleibt die MF-Behandlung der Rennmäuse aus semi-natürlicher Aufzucht, bei denen weder die Behandlung mit 1, noch mit 12 Hz zu einer Veränderung der Neurogenesrate führt. Die Hippokampusforschung entdeckt zunehmend Faktoren, die an der Regulation der Neurogenese im Dentatus beteiligt sind. Solche Regulationsmechanismen, für die ebenfalls eine Magnetfeldsensibilität gezeigt werden konnte, stehen im Zentrum des Erklärungsmodells der Ergebnisse dieser Arbeit. Magnetfelder können die Neurogeneserate im Dentatus durch Aktivitätsänderungen von Neurotransmittern und Hormonen beeinflussen. Der initiale Angriffspunkt von MF auf den Organismus ist bis jetzt noch nicht bekannt. Auch für die Ergebnisse dieser Studie bleibt im Unklaren, welche Hirnstrukturen die erkannte Perzeption der MF wirklich ermöglichen sollten. Naheliegend sind folgende interpretative Vorstellungen: Neben magnetischen Materialien, die kürzlich im Gehirn von Säugern und des Menschen gefunden wurden, sollte der retino- hypothalamo-epiphysären Achse eine bedeutenden Rolle zukommen. Über die Aktivität von Melatonin ist eine weitreichende Beeinflussung von Neurotransmittern, insbesondere Dopamin möglich. Dopamin wiederum ist ein Transmitter, der regulatorischen Einfluss auf die Neurogenese im hippokampalen Dentatus nimmt. Eine mögliche Interpretation zu finden, durch die sich die magnetfeldinduzierte Beeinflussung der Zellproliferation im Dentatus erklärt, bringt Dopamin und seine hemmende Kontrolle auf die Neurogenese in den Mittelpunkt der Diskussion. Unter Einbeziehung von interagierenden Regulationsmechanismen und beobachteter Verhaltensänderungen von Versuchstieren wird deutlich, welchen tiefgreifenden Einfluss Magnetfelder auf das Gehirn und damit auf seine Leistungsfähigkeit haben können.

This is the first thesis to demonstrate that treatment with magnetic fields modulates cell-proliferation in the dentate gyrus. Gerbils (Meriones unguiculatus) were exposed to a high frequency electromagnetic field (35,53 kHz), modulated at extremely low frequencies, for 30 minutes a day over a 15 day period. Neurogenesis was determined in animals living under two separate housing conditions. Gerbils which were bred and maintained under restricted housing conditions were treated with a modulated high frequency field at 1, 8, 12, 29 and 50 Hz. Gerbils kept under semi-natural housing conditions were exposed to 1 and 12 Hz-MF. Animals from restricted housing conditions exposed to 1, 29 and 50 Hz-MF showed significant reduction in cell proliferation activity, of approximately 17,3, 16,1 and 29,3 % respectively. Gerbils in the latter two groups were observed for possible behavioral change during the treatment and 30 minutes afterwards. Animals which were treated with 50 Hz show distinct changes in mobility in the magnetic field. During exposition minor scratching on the wall of the cage (-2,8 %) occures. On the other hand the laboratory animals do more digging than the control animals. Their running activity is reduced (14,4 %), they show less sitting (-61,4 %) and the gerbils don`t sleep in the magnetic field. 30 Minutes after the exposure the 50 Hz-treated animals show more scratching (+23,6%), less digging (-62,1 %), more running (+18,7), less sitting (-22,6 %) and more sleeping (+186,9 %) than the control animals. The 29 Hz-treated laboratory animals do more scratching (+13,2 %) and digging (+36,8 %) during exposition than the control animals, whereas their running activity is reduced (-13,1 %) and they are not sitting as much as the animals of the control group (-14,6 %). The 29 Hz-animals sleep about 136,4% more than the control animals. Although the 29 Hz-animals show more scratching (+27,7 %) after the exposure, the frequency of digging (-65 %) and running (-26,3 %) is reduced. Sitting (+5,9 %) and sleeping (+717,4 %) frequency is elevated. MF-exposure of 8 and 12 Hz to gerbils living under restricted housing conditions had no significant effect on hippocampal neurogenesis. Nor were changes in cell proliferation rate to be observed in animals from semi-natural housing conditions treated with 1 or 12 Hz.

Neuroscience is increasingly discovering substances which play a role in regulating neurogenesis in the dentate gyrus. Such regulatory mechanisms, for which magnetic field sensitivity could be demonstrated, are the center of the expository model of the results of this study. Neurotransmitters and hormones, which have been proved to change their activity when exposed to MF, were of particular interest. MF should thus modify neurogenesis, although the initial point of assault of the MF on the organism remains unknown. It is still a matter of speculation, which brain structures could play a role in the perception of MF. Recent studies have shown that there is magnetic material in the brain tissue of mammals and humans. In additions, MF may exert their influence on the brain through changing the activity of the retino- hypothalamo-epiphyseal axis. The function of the pineal gland, especially the release of melatonin, may influence a wide range of other central neurotransmitter functions, particularly dopamine. In this context the influence of MF on the homeostasis of dopamine (restraining control) and its regulatory faculty on hippocampal neurogenesis focuses discussion on this neurotransmitter. Taking into regard other interactive regulatory mechanisms and observed changes in the behavior of the experimental animals, it becomes clear, what a profound influence MF can have on the brain and its efficiency.