θ节律电磁场干扰涡虫恐惧学习：光厌恶条件反射的行为学证据及其神经机制

本研究首次揭示低强度θ节律爆发式电磁场（TBEMF, 1 μT）可显著抑制涡虫（Planaria）的光厌恶学习行为。通过T迷宫实验证实，对照组涡虫能建立稳定的光刺激-空间回避关联（p<0.001），而TBEMF暴露组则丧失该学习能力。该发现为电磁场干扰θ节律依赖的记忆编码机制提供了进化保守性证据，对开发非侵入性记忆干预技术具有重要启示。

　　

ABSTRACT

研究采用低强度θ节律爆发式电磁场（TBEMF）探究其对涡虫恐惧学习的影响。实验设计包含5个100 Hz脉冲串（强度1 μT），通过T迷宫评估涡虫对光刺激的行为反应。结果显示，对照组涡虫能显著减少对光照臂的选择（p<0.001），而TBEMF暴露组（无论训练前或训练后暴露）均丧失该学习能力，表明电磁场通过干扰θ节律依赖的神经机制破坏记忆编码过程。

引言

记忆的神经电生理过程高度依赖起搏神经元产生的θ节律（4-8 Hz），该节律在记忆编码和提取过程中通过相位-振幅耦合（PAC）调控高频神经活动。研究采用模拟海马LTP节律的TBEMF（1 μT，40分钟），既往研究显示该参数可干扰大鼠恐惧条件反射。涡虫具有再生能力和基本学习行为，其双侧头神经节含有多极神经元和树突棘，且对紫外线表现出60秒内的逃避反应，是研究记忆机制的理想模型。

方法

2.1 厌恶刺激训练范式

实验采用4天T迷宫训练：第0天评估基线臂偏好（10次测试，需≥7次选择确定偏好臂），随后3天在偏好臂施加12.5 W光照（每次1分钟）。记录涡虫选择时间和臂选择次数，最大单次测试时长3分钟。迷宫中央臂长2.5 cm，侧臂长3.5 cm。

2.2 电磁场应用

通过Complex软件将数字序列转换为电压信号，经数模转换器输出至亥姆霍兹线圈（39 cm×39 cm铜线绕组）。TBEMF参数为：100 Hz脉冲串（5个/组），1 ms点间隔，1 μT强度，持续40分钟。

2.3 实验分组

设立4组：惩罚组（仅光照）、无惩罚组、TBEMF预处理组（第0天后暴露）、TBEMF训练后组（第1天后暴露）。所有涡虫在4°C储存，测试前室温平衡20分钟。

2.4 运动能力测试

通过3分钟开放场实验（0.5 cm网格）验证TBEMF是否影响运动功能，以尾部跨越网格线次数为指标。

结果

3.1 臂选择行为

惩罚组在第1-3天显著减少偏好臂选择（Day1 vs Day0: p<0.0001；Day3 vs Day1: p<0.0001），而TBEMF组保持基线水平。无惩罚组选择次数稳定在7次左右。

3.2 选择延迟

惩罚组在第2-3天选择时间显著延长（Day2: 94.96±36.13秒；Day3: 108.40±37.49秒），TBEMF组仅轻微延迟（约80秒）。运动测试显示TBEMF对网格跨越次数无显著影响（p>0.05）。

讨论

研究首次证实TBEMF可阻断涡虫的恐惧学习，其机制可能涉及：

1）干扰θ节律与γ振荡的PAC，破坏信息整合；

2）通过电压门控钙通道影响突触可塑性；

3）模拟ECT对记忆印迹的选择性干扰。该发现为开发非惊厥性记忆干预技术提供新思路，未来需在哺乳动物模型中验证TBEMF对PTSD相关记忆的调控作用。

结论

低强度TBEMF能特异性破坏涡虫的恐惧学习而不影响运动功能，证实θ节律电磁调控在进化保守物种中的普适性。该研究为理解电磁场-神经系统的相互作用提供了基础模型，对神经精神疾病的非侵入性治疗具有潜在启示价值。