据报道，近期施一公团队在 PNAS 发表的一篇题为“Specific electromagnetic radiation in the wireless signal range increases wakefulness in mice”的研究论文[1]，报告了环境中的电磁辐射（EMR，Electromagnetic radiation）对小鼠睡眠过程的影响。
研究发现，在非热输出水平下，暴露于 100Hz 方波调制的 2.4GHz EMR 与小鼠清醒程度增加之间存在因果关系。这一结果表明，长期处于无线环境可能潜在地导致睡眠结构的改变。
电磁辐射（EMR）由无线信号产生，对人类机体会产生一定的伤害。一方面，人体受到电磁波辐射后，体液中的极性分子会产生高频振荡从而消耗能量，导致机体发热，这一过程称为 EMR 的热效应。
另一方面当人体中所存在微弱的电磁场受到外界电磁场的干扰时，其平衡状态将遭到破坏，对人体产生一定的损伤，这种伤害称为非热效应。
近年来，随着信息社会的发展，无线设备的广泛使用也导致环境中的 EMR 不断增加，而其潜在的健康风险尚未得到充分评估。研究表明，人类患睡眠障碍、精神疾病、不孕、癌症等疾病的数量呈上升趋势，这一趋势通常被归因于人类生活环境的恶化，如工作压力、大气污染、水污染等，目前尚不清楚EMR是否构成其中一个环境因素。
电磁波有不同频率和波长，对人体的危害程度也不同，其产生的辐射有电离辐射和非电离辐射两种。短波电磁波的电离辐射频率高、能量高，可以使物质产生电离，具有很强的穿透能力，能够杀伤人体细胞、破坏 DNA 进而造成机体损伤，甚至引发致癌风险。人们医院拍的 X 光和 CT 以及 β 射线、γ 射线都属于电离辐射。长波的非电离辐射相对频率和能量较低，不会对细胞和 DNA 产生损伤。因此，通讯用的电磁波均为低频长波电磁波。许多家庭中普遍使用的无线通信网络 WiFi，主要工作在 2.4GHz 和 5GHz 左右，4G 手机、蓝牙和微波炉的工作频率也在 2.4GHz 左右。
2011 年 5 月，国际癌症研究机构（IARC）将 100kHz 至 300GHz 的电磁辐射定为可能对人类致癌。然而，2014 年所报道的关于手机辐射影响人类健康的研究发现，使用手机除了导致大脑或身体其他器官的轻微的升温外，并没有证据表明暴露于手机辐射会对健康产生不利的影响。
而近期的研究表明，EMR 会在一定程度上对中枢神经系统有影响，进而影响人类的睡眠、学习和记忆能力，以及导致大鼠产生神经压力、焦虑样行为、认知障碍等。而长时间暴露于 900MHz 和 1.8GHz 的调制 EMR 的雄性大鼠似乎会增加恶性神经胶质瘤和神经鞘瘤的发病率。
睡眠对于人类生活至关重要，但 EMR 对人类睡眠的影响尚未有明确的结论。除清醒外，人类睡眠主要包括两个重复的周期：非快速眼动期（NREM）和快速眼动期（REM）。已有的几项研究证明了脉冲调制的 900MHz EMR 对睡眠结构有潜在的影响，比如在特定频段、或睡眠阶段的脑电图（EEG）频谱功率发生改变。手机 EMR 也可能对脑电图参数有轻微的影响。
已有的研究中，对于 EMR 对人类睡眠的影响易受很多因素干扰，如志愿者的睡眠受到咖啡、酒精、药物、手机等因素影响，而这些研究中可能对这些干扰因素缺乏足够的控制。此外，EMR 的作用效果还取决于暴露时间、辐射强度、调制方式等参数。
针对 EMR 对睡眠的影响在人类和实验动物中的证据有限，且机制研究薄弱，该团队搭建了一套 EMR 产生装置和小鼠睡眠检测系统用来监测 EMR 对睡眠的影响，这是该领域首次实现 EMR 对小鼠睡眠影响的实验研究。实验过程中，在鼠笼上方放置喇叭天线发射电磁辐射信号，并在小鼠的头部加上电极，同时记录脑电图（EEG）、肌电图（EMG）和局部场电位（LFP）信号。通过各类信号与视频信号综合分析确定小鼠的睡眠状态。
实验结果表明，对于长时间处于非热输出的 100Hz 方波调制的 2.4GHz EMR 中的小鼠，其清醒时间显著增加，且快速眼动睡眠时间和非快速眼动睡眠时间均显著减少。但相应的对照实验证明，在相同的平均辐射水平下，未调制的辐射对小鼠睡眠没有显著影响，这与先前的研究相一致，也表明脉冲调制是一个关键因素。
对小鼠睡眠的研究结果说明长时间处于无线环境会潜在地改变人类的睡眠结构，与已经报道的整夜暴露于 WiFi 改变人类睡眠微结构的结果相一致。
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参考：
1、Lingyu Liu,Hu Deng,Xiaping Tang,et al. Specific electromagnetic radiation in the wireless signal range increases wakefulness in mice.PNAS
https://www.pnas.org/content/118/31/e2105838118
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