地球磁场若何影响生命是地球科学和生命科学配合存眷的重要问题。地磁场起源于地球内部，伸向太空，庇护地表生命和维持地球宜居情况。古地磁学研究表白：在地磁倒转期间，地磁场强度会猛烈下降，仅为倒转前地磁场强度的10%-20%。那期间地球上的生物都表露在亚磁场情况（指强度< 5μT的静态磁场）中。现今载人深空探测和磁屏障室内的工做人员同样表露于亚磁场情况，因而亚磁场的生物学效应也是行星宜居性研究的重要内容。已有研究发现：亚磁场表露会引起动物认知功用障碍。然而，其潜在的神经机造仍不清晰。
因为动物的进修和记忆等认知才能高度依赖于大脑的海马体，地球与行星物理院重点尝试室地球与行星磁场及宜居性学科组田兰香副研究员和潘永信院士率领研究团队通过前期对哺乳动物大脑海马神经发作过程的研究发现：持久亚磁场表露通过降低小鼠海马齿状回的神经干细胞内源性活性氧（ROS）程度，进而按捺成体海马神经发作，引起海马相关的认知功用障碍。此外，哺乳动物海马齿状回的神经源性生态位以及整个海马体的氧化复原形态关于成体海马神经发作和海马依赖的认知功用也十分重要。但是，地球磁场的缺失（亚磁场情况）能否会对那些因素形成影响，目前尚不清晰。
围绕上述科学问题，研究团队开展了综合性研究。他们通过利用双绕线圈系统高精度模仿亚磁场情况对尝试小鼠停止持久亚磁场表露，并接纳地球物理学和神经生物学等多种穿插研究办法对小鼠海马齿状回神经源性生态位和整个海马区的ROS程度等开展原位检测及海马相关认知功用研究，获得了以下系列性研究功效：
（1）持久亚磁场表露引起海马齿状回神经源性生态位异常。动物海马成体神经发作遭到部分微情况的调理，即神经源性生态位。它次要由星形胶量细胞、小胶量细胞和血管系统构成。研究提醒：亚磁场表露8周显著诱导了部门小胶量细胞的激活，引起其胞体增大而且分收变短变粗；也显著增加了星形胶量细胞的数量，那些都提醒神经源性生态位内稳态呈现异常（图1）。同时，亚磁场表露显著降低了海马齿状回区域神经干细胞的增殖和分化，形成小鼠进修、记忆等认知功用障碍，同时引起其焦虑样行为。综合前期研究，研究者认为亚磁场表露可能是通过降低小鼠神经干细胞内的ROS程度、引起神经源性生态位异常，从而按捺其成体海马神经发作和相关认知功用的。
图1 地磁场和亚磁场表露8周对小鼠海马齿状回神经源性生态位影响的比照成果。（A）亚磁场表露引起海马齿状回部门小胶量细胞（红色）的激活（箭头所示胞体增大，分收变短变粗）；（B）亚磁场表露引起海马齿状回区星形胶量细胞（红色）的增加；（C）星形胶量细胞数量统计成果
（2）持久亚磁场表露引起整体海马区ROS程度的升高。除齿状回神经干细胞因素外，海马体其它区域内的氧化复原形态也是影响海马体功用的一个重要因素。团队成员通过免疫荧光和PCR阵列阐发手艺研究发现：亚磁场表露8周显著升高了小鼠大脑整个海马区的ROS程度，那可能是因为亚磁场调理与氧化复原平衡相关的关键基因表达程度形成的（图2）。高程度的ROS可能招致海马体细胞发作氧化应激和功用受损，诱导小胶量细胞活化等神经炎症反响，那可能是持久亚磁场表露招致认知障碍和焦虑样行为的重要原因之一。综上，持久亚磁场表露对中枢神经系统海马体产生显著的不良影响，那些影响可能与亚磁场调控细胞内的活性氧程度和成体海马神经发作微情况等因素亲近相关。
图2 地磁场和亚磁场表露8周对小鼠整个海马区活性氧（ROS）程度影响比照成果。（A）地磁场/亚磁场组小鼠海马区的ROS染色（红色）的代表性荧光照片。（B）地磁场/亚磁场组小鼠海马区ROS程度定量统计成果
该研究深切提醒了亚磁场表露影响动物进修记忆等认知功用的神经机造，为评估航天员亚磁场表露安康风险和造定预防战略供给了重要尝试根据。
研究功效颁发于国际学术期刊International Journal of Molecular Sciences与Frontiers in Physics。研究得到国度天然科学基金（42074073和41621004）和中国科学院A类战略性先导科技专项“鸿鹄专项”课题（XDA17010501）的帮助。
1.田兰香*，罗于凯，詹蔼生，任杰，秦华峰，潘永信. Hypomagnetic field induces the PRoduction of reactive oxygen sPEcies and cognitive deficits in mice hippocampus[J]. International Journal of Molecular Sciences.,2022, 23: 3622. DOI: 10.3390/ijms23073622.
2.罗于凯，詹蔼生，樊耘畅，田兰香*. Effects of hypomagnetic field on adult hippocampal neurogenic niche and neurogenesis in mice[J]. Frontiers in Physics, 2022, 10: 1075198. DOI: 10.3389/fphy.2022.1075198.
美编：陈菲菲
校对：万鹏（地量地球所）
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