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代表性成果

长期亚磁场暴露减弱小鼠成体海马神经发生和认知功能的新认识

发稿时间:2023-02-02 作者:张月鑫

本实验室固定人员参加名单:

田兰香、潘永信、林巍、张同伟

所属研究方向:

生物地磁学

简要介绍:

地磁场保护地表生物圈免受太阳风及其它宇宙高能射线的伤害,为地球生命提供了“保护伞”。然而,地球上特殊的磁屏蔽工作环境、星际载人深空探测中生命都将暴露于亚磁场(磁场强度低于5μT)环境。因此,有必要评估亚磁场暴露对人类身体健康的影响。以往研究发现亚磁场暴露会影响动物的学习认知过程,但其背后的神经分子机制尚不清楚。因此研究亚磁场对动物中枢神经系统功能的影响将为评估包括人类在内的生物圈受亚磁场暴露的危害及应对策略提供重要的科学依据,该研究也是生物地磁学的前沿研究课题之一。

采用多学科交叉研究方法,对在亚磁场长期暴露条件下的小鼠脑内海马成体神经发生进行了系统实验研究。研究发现连续6周以上的亚磁场暴露减弱了小鼠海马神经干细胞内的活性氧水平,影响其成体神经发生和认知功能;通过药物注射提高亚磁场组小鼠海马神经干细胞内的活性氧水平,可以抑制亚磁场暴露对小鼠海马成体神经发生的损害,但是,如药物注射提高地磁场组小鼠的活性氧水平,过高水平的活性氧又会损害地磁场小鼠的海马神经发生。研究还发现暴露亚磁场的小鼠返回地磁场4周后能够基本逆转神经发生减弱和认知功能缺陷。如通过药物降低小鼠海马神经干细胞内的活性氧水平,则返回地磁场对小鼠海马成体神经发生的挽救作用被抑制。研究首次在体内证实了地磁场与亚磁场、活性氧与海马成体神经发生之间的联系,揭示出活性氧是磁场调控海马成体神经发生的重要因子;地磁场可以使地球生物维持其适当的内源性活性氧水平并调节海马神经发生和海马依赖性学习。

这项研究有助于理解行星际旅行等长时间亚磁场环境的生物学效应,以及地球生物与地磁环境的协同演化关系。研究成果发表于Nature Communications。


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