強磁場對生物安全和神經行為學的影響獲進展

近日，中科院合肥研究院強磁場中心張欣課題組依托穩態強磁場實驗裝置（SHMFF），利用自主搭建的強磁生物學研究平臺，開展了高達33.0T的穩態強磁場生物安全性和神經行為學影響研究。在國際上首次報道了30T級穩態強磁場對健康小鼠的生理安全性以及20T和30T級穩態強磁場對小鼠神經行為學影響。該研究發現，穩態強磁場可以提升小鼠社交能力、改善其焦慮情緒，并提高空間記憶力。相關成果相繼發表在核磁共振成像領域國際期刊《磁共振成像雜志》（Journal of Magnetic Resonance Imaging，JMRI）和《歐洲放射學》（European Radiology），并獲得國際專家的兩篇專文點評和高度評價。

近年來，高場磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）因具有高分辨率的顯著優勢而發展迅速。7T MRI已獲批進入臨床，21.1T MRI也成功用于嚙齒類動物的實驗研究。但20T以上強磁安全性研究仍然十分缺乏，30T以上相關研究則處于空白。

張欣課題組在前期3.5-23.0T 穩態強磁場生理安全性研究的基礎上（Neuroimage 2019），進一步提高了磁場強度并縮短了暴露時間，將健康小鼠暴露于7.0-33.0T強穩態磁場中1小時之后常規飼養2個月。發現磁場暴露組小鼠的少數指標雖略有變化，但均未超出正常范圍，大多生化指標、血常規及重要器官的組織形態均無明顯改變。同時，在磁場暴露后的2個月之內，通過多種行為學檢測發現，穩態強磁場可以提升小鼠社交能力、改善其焦慮情緒，并提高空間記憶力。這種神經認知改善效應也在3.5-23.0T磁場暴露2小時的健康小鼠的行為學研究中得以體現，并發現這可能與小鼠海馬組織中的鈣/鈣調素依賴性蛋白激酶Ⅱ（CaMKII）的表達水平升高有關。張欣課題組進一步研究發現7 T穩態磁場可有效緩解抑郁模型小鼠的抑郁癥狀。這不僅為高場MRI 的發展提供了有力的理論基礎和實驗依據，也預示著穩態強磁場有望在未來成為一種緩解抑郁的治療方法。

日本西門子醫療公司的Hideto Kuribayashi博士和土耳其Karadeniz Technical University的Arif Kamil Salihoglu教授在核磁共振成像領域期刊JMRI上對張欣課題組的強磁生物學研究成果發表了兩篇專文點評，高度認可了該團隊的研究貢獻。他們指出“7T磁共振已經被開發并且正在作為研究型設備，這些研究結果為7T以上的超高場磁共振的安全性做出了貢獻” “張等人以此為目的的初步研究可以說是令人矚目且值得欽佩” “張等人的研究可能呈現了一個重要的未來治療前景展望”（專評文章鏈接: https://doi.org/10.1002/jmri.27562；https://doi.org/10.1002/jmri.28060）。

其中，7.0-33.0T強磁場生理安全性（JMRI 2021a）、神經行為學影響和抗抑郁作用(JMRI 2021b)研究由張欣課題組工作人員田小飛和博士生呂悅共同完成，3.5 -23.0T穩態強磁場行為學研究（European Radiology 2022）由張欣課題組與中科大薛天課題組、中科院深圳先研院鮑進研究員合作完成。研究分別使用了穩態強磁場實驗裝置（SHMFF）中的5號水冷磁體（WM5）和2號水冷磁體（WM2）。課題獲得了科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金、合肥物質科學研究院院長基金等項目的支持。

全文鏈接：

https://doi.org/10.1002/jmri.27496

https://doi.org/10.1002/jmri.28035

https://link.springer.com/article/10.1007/s00330-022-08677-8

依托強磁場實驗裝置（SHMFF）開展系列動物實驗