Einfluss hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf die Gehirnaktivität, Schlaf und kognitive Leistungsfähigkeit älterer Frauen - Vorhaben 3614S30012

Abstract

Ziel der vorliegenden randomisierten, doppelblinden, cross-over Studie war es, zu untersuchen, ob eine Exposition mit hochfrequenten elektromagnetischen Feldern (RF-EMF), wie sie bei Gebrauch von GSM900 Mobiltelefonen und Endgeräten des TETRA (BOS) Funks entstehen, einen akuten Einfluss auf das zentrale Nervensystem (ZNS) haben. Dabei wurden mögliche Einflüsse auf das Gehirn im Schlaf sowie im Wachzustand in Ruhe und bei kognitiver Beanspruchung untersucht. Der Schlaf wurde als Modell für eine Gehirntätigkeit ohne bewusste Kontrolle unter weitest gehendem Ausschluss exogener Faktoren herangezogen. Bisherige Studien wurden aus Vergleichsgründen und zur Reduktion von alters- und geschlechtsspezifischer Variabilität überwiegend an jungen gesunden Männern (18-30 Jahre) durchgeführt. Um der Frage nachzugehen, ob andere Bevölkerungsgruppen, wie z.B. ältere Personen, möglicherweise empfindlicher auf RF-EMF reagieren, wurden in der vorliegenden Studie Frauen im fortgeschrittenen Erwachsenenalter (60-80 Jahre) untersucht. In der vorliegenden Studie kamen drei unterschiedliche Expositionssignale zum Einsatz: 1) Scheinexposition mit einem Teilkörper SAR-Wert (über 10 g gemittelt) von 0 W/kg, 2) GSM 900 Exposition mit einem Teilkörper SAR-Wert (über 10 g gemittelt) von 2.0 W/kg und 3) TETRA Exposition mit einem Teilkörper SAR-Wert (über 10 g gemittelt) von 6.0 W/kg. Die Befeldung des Kopfes erfolgte über eine flache Antenne mit Schaumstoffpolster und Textilumhüllung, die am linken Ohr angebracht wurde. Für die Studie liegt ein positives Votum der Ethikkommission der Charité - Universitätsmedizin Berlin vor. Das Screening der Probandinnen umfasste neben der Überprüfung der Ein- und Ausschlusskriterien auf der Basis von Fragebögen eine ausführliche internistische, neurologische und psychiatrische Untersuchung. Nach einer erfolgreich absolvierten Adaptationsnacht, die zum einen der Eingewöhnung in die Laborumgebung und zum anderen dem Screening von klinisch nicht fassbaren Schlafstörungen diente, wurden die Probandinnen eine Woche später zu einem Eingewöhnungs- und Übungstag in das Labor eingeladen, um mit den einzelnen Testverfahren vertraut gemacht zu werden. Anschließend verbrachten die Probandinnen im Abstand von jeweils einer Woche neun weitere Studiennächte und neun weitere Studientage im Labor (jeweils je drei Experimentalbedingungen für jedes der drei Expositionssignale). Insgesamt haben 30 Frauen mit einem Durchschnittsalter von 67.8 ± 5.7 Jahren (Range: 60-80 Jahre) an der vorliegenden Studie teilgenommen. In den Studiennächten wurden die Probandinnen vor dem Zubettgehen 30 min auf der linken Kopfseite exponiert und danach für die gesamte Dauer der Nacht (7,5 Stunden). Es wurden Daten zur Schlafarchitektur, zu Schlafspindelparametern sowie Powerspektralwerte des Schlaf-EEGs ausgewertet. An den Studientagen wurde der Grad der tonischen Aktivierung des ZNS mit dem Pupillografischen Schläfrigkeitstest (PST), dem Alpha Attenuation Test (AAT) und dem Ruhe-EEG bei geschlossenen Augen gemessen. Zur Erfassung der phasischen Aktivierung wurden Tests zu verschiedenen evozierten Potentialen (Bereitschaftspotential, Contingent Negative Variation, langsames Potential durch eine visuelle Folgeaufgabe, akustisch evozierte Potentiale: N1, P2 und P3) mit und ohne zusätzlichen Verhaltensparametern wie Reaktionszeiten und Anzahl der richtigen Reaktionen herangezogen. Darüber hinaus wurden Effekte auf die selektive Aufmerksamkeit, die geteilte Aufmerksamkeit, die Daueraufmerksamkeit und das Arbeitsgedächtnis untersucht. Vor Beginn der Tagesuntersuchungen wurde ebenfalls für 30 min exponiert, und es folgten Tests mit paralleler EEG-Aufzeichnung mit einer Gesamtdauer von ca. 2.5 Stunden. Zur Vermeidung von Tageszeiteffekten wurden alle Tests am Nachmittag ab ca. 15:00 Uhr durchgeführt. Vor und nach jeder Untersuchungsnacht sowie jeder Tagestestung füllten die Probandinnen Selbstbeurteilungsskalen zur aktuellen Befindlichkeit und zu Symptomen aus: visuelle Analogskalen (VAS), Positive and Negative Affect Schedule (PANAS), State-Trait-Angst-Inventar (STAI) und den Gießener Beschwerdebogen (GBB-24). Zusätzlich wurden in den GBB-24 verstreut vier Fragen zu eventuellen Wärmewahrnehmungen am Kopf eingefügt. Zur Datenauswertung wurde ein konservativer Ansatz gewählt. Basis für die Analyse von Expositionseffekten waren robuste Mittelwerte der Merkmalsausprägung für die jeweils drei Untersuchungstage bzw. –nächte mit gleicher Exposition. Da es in dieser Studie nicht beabsichtigt war, die Auswirkungen der beiden Hochfrequenzsignale miteinander zu vergleichen, wurden ausschließlich paarweise Analysen auf der Ebene individueller Unterschiede zwischen der jeweiligen Verumexpositionsbedingung und der Scheinexpositionsbedingung durchgeführt. Bis auf die statistische Auswertung der Spektralleistungen des Ruhe- und des Schlaf-EEGs kamen abhängig vom Ergebnis des Kolmogorov-Smirnov-Tests auf Normalverteilung entweder t-Tests für abhängige Stichproben oder der Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test zum Einsatz. Zur Auswertung der Spektralleistungen kam ein exakter (verteilungsfreier) Permutationstest getrennt für alle einzelnen Ergebnisparameter (d.h. Spektrallinien und Frequenzbänder), Elektroden und Zeitabschnitte zum Einsatz. Für alle statistischen Analysen wurde die Statistiksoftware SAS (Version 9.4) verwendet und es wurde mit einer zweiseitigen Irrtumswahrscheinlichkeit p < 0.05 getestet. Die Untersuchung eines möglichen Expositionseffektes auf die Gehirnaktivität im Schlaf zeigte bei den älteren Frauen insgesamt mehr statistisch bedeutsame Unterschiede in der Makrostruktur des Schlafes unter Hochfrequenzexposition als bei jüngeren Männern. Die beobachteten Effekte lassen auf eine schlafkonsolidierende Wirkung von Hochfrequenzexposition schließen. Die Auswertung der Powerspektralwerte ergab, dass die GSM-Exposition überwiegend in den Schlafstadien N2, N3 und NREM eine statistisch signifikant geringere EEG-Power in höheren Frequenzbereichen an frontal gelegenen Elektrodenpositionen zur Folge hatte. Unter der TETRA-Exposition war dagegen überwiegend der tiefe Delta-Frequenzbereich betroffen, mit statistisch signifikant erhöhter EEG-Power im Stadium N1 an frontalen Ableitpunkten und in den Stadien N2 und NREM auch an weiter posterior gelegene Elektroden. Auch diese Ergebnisse können als schlafkonsolidierende Wirkung von Hochfrequenzexposition gedeutet werden. Bei der Spindelanalyse ließen sich keine nennenswerten expositionsabhängigen Variationen der Schlafspindelparameter feststellen. Zusammenfassend lässt sich keiner der beobachteten Effekte im Hinblick auf einen gestörten Schlaf unter Exposition interpretieren. Während der PST und der AAT keinen Anhalt für einen Einfluss einer Hochfrequenzexposition auf die tonische Aktivierung des Gehirns im Wachzustand lieferten, zeigte sich beim Wach-EEG eine statistisch signifikant erhöhte EEG-Power im Alpha-Frequenzbereich unter TETRA-Exposition. Diese leichten physiologischen Variationen werden jedoch nicht in den Parametern zur Erfassung der phasischen Aktivierung reflektiert (Ausnahme: Contingent Negative Variation und P300; hier weisen die Ergebnisse in beiden Fällen auf eine effizientere Reizverarbeitung unter GSM-Exposition hin). Mit einigen wenigen Ausnahmen [längere Reaktionszeiten (Mittelwert + Median) unter GSM-Exposition im 1. Teilabschnitt des Vigilanztests sowie längere Reaktionszeiten (Median) unter GSM- und TETRA-Exposition beim Test zur geteilten Aufmerksamkeit] ließen sich auch keine systematischen Effekte auf die drei untersuchten Aufmerksamkeitskomponenten Vigilanz, selektive sowie geteilte Aufmerksamkeit beobachten. Für das Arbeitsgedächtnis zeigten sich ebenfalls keine systematischen Effekte. Ein Vergleich von Symptomen und Befindlichkeit vor und nach Exposition ließ nur sehr geringe Variation in Abhängigkeit von der Exposition erkennen. In den Experimentalnächten waren allerdings die Fragebogenergebnisparameter, die von einer Exposition betroffen waren, mit einer Ausnahme ausschließlich der subjektiven Schlafwahrnehmung zuzuordnen und können als „besserer Schlaf“ infolge einer Hochfrequenzexposition gedeutet werden. Diese subjektiven Einschätzungen entsprechen den Beobachtungen für die objektiv messbaren Schlafparameter. Die Ergebnisse zur Wärmewahrnehmung lassen den Schluss zu, dass die Probandinnen wegen einer möglichen Wärmeentwicklung der Antenne weder beeinflusst noch entblindet wurden. Insgesamt zeigen die Daten, dass die Hirnaktivität gemessen an Powerspektralwerten des Wach- und des Schlaf-EEGs zwischen den Expositionsbedingungen variieren kann, was zu einer Vielzahl an Untersuchungsergebnissen aus diesem speziellen Forschungsbereich passt. Diese leichten physiologischen Veränderungen spiegeln sich jedoch in der Regel weder auf der Verhaltenseben wider noch äußern sie sich in Symptomen. Insbesondere anhand der Daten zum Schlaf kann auch festgehalten werden, dass die Ergebnisse der älteren Frauen deutlich von denen junger Männer abweichen. Ob es sich dabei aber um alters- und/oder geschlechtsspezifische Unterschiede handelt, kann erst beantwortet werden, wenn auch die Daten einer Studie an älteren Männern (60-80 Jahre) ausgewertet sind. Die bisherigen Aussagen beziehen sich außerdem ausschließlich auf Gruppenebene. Analysen auf individueller Ebene, die aufgrund des Vorliegens mehrerer Messwerte pro Expositionsbedingung und Individuum möglich wären, stehen ebenfalls noch aus.