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赵聪敏
赵聪敏 主任医师
金童佳儿童医院 儿科

环境噪音影响生长发育与行为

文献综述

环境噪音影响生长发育与行为

摘要:噪音是常见的环境污染之一,对机体的各个系统都会引起损害,尤其是公路噪音及建筑噪音,噪音对婴幼儿的影响已经越来越引起人们的关注。已有许多研究利用动物模型探讨噪音对各个系统的干扰机制。本文主要从环境噪音对儿童和新生动物的神经心理和生长发育的影响、机制和应对策略进行综述。重庆金童佳儿童医院儿科赵聪敏

关键词:噪音;生长发育;学习记忆;应对策略

噪音是常见的环境污染之一,对机体的各个系统都会引起损害,包括特异性听觉系统损伤和非特异性听觉以外的损害[1]。通常噪音损伤程度与噪音的强度大小、噪音暴露时间与暴露方式等因素有关。虽然低强度的噪音在一般情况下不会对健康造成影响[2],然而高强度噪音可引起头痛头晕、记忆力减退,还可引起发育期体格异常、情绪与行为异常、睡眠障碍、听力减退等问题[3]。

1、 噪音

1.1 噪音的定义

    从物理性质讲,噪音是发生体做无规则振动时发出的声音。如街道上交通车辆的发动机、喇叭的声音;大型机械化工厂、施工的工地上各种机器设备发出的响声;鞭炮声、脚步声等。从人的生理和心理上来讲,凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音,以及对人们要听的声音产生干扰的的声音,从这个意义上来说,噪音的来源很多,街道上的汽车声、安静的图书馆里的说话声、建筑工地的机器声、以及邻居电视机过大的声音,都是噪音。噪音是我们并不需要的声音,噪音以强度,频率,周期,持续时间等几项物理参数表示,其强度用分贝(dB) 表示。

1.2 噪音的分级:

  0 2 0 db很静、几乎感觉不到;2 0 -4 0 db安静、犹如轻声絮语;4 0 6 0 db一般,普通室内谈话;6 0 7 0 db吵闹、有损神经;7 0 9 0 db很吵、神经细胞受到破坏;9 0 1 0 0 db 吵闹加剧、听力受损;1 0 0 1 2 0 db难以忍受、呆一分钟即暂时致聋;120db以上:极度聋或全聋。2009年世界卫生组织(WHO)对夜晚外部环境声音的分贝对人体产生的影响统计如下:小于30db对人体不会产生明确的影响;30-40db时,对一部分敏感的人群会在睡眠的初始阶段产生影响;40-55db时产生影响的人群会增加,敏感的人群会产生严重的影响;大于55db很容易对人们产生不良的影响,而且很高比例的人们会因此而愤怒。

2、 环境噪音影响生长发育与行为

    2.1 噪音影响生长发育

噪音在生长发育中的影响主要是对听觉系统的损伤。国外学者研究显示,孕期处于声强100db及以上噪音环境工作的纺织女工子女中有1/2的人高频段听力损失达20~55db[4]。另一项研究调查了母亲孕期接触噪音强度在85~95db的131名母亲,结果显示这些儿童的高频段(4000Hz处)听力下降10db以上的人数占24.1%[5]。这些研究表明,噪音对胎儿发育时期的听觉系统有直接的作用。胎儿内耳的耳蜗从孕妇妊娠第20周起开始生长发育,一直持续到婴儿出生后30多天时间时仍在继续进行。由于胎儿的内耳耳蜗正处于生长发育阶段,因此极易遭受高强度噪音的损害。

有学者对机场噪音对胎儿发育的影响进行了研究。日本学者的研究显示,在大阪机场周围地区,早产儿的出生率增高,噪音污染区的足月新生儿体重多在2000g以下(正常足月新生儿体重为2500g以上),相当于早产儿体重,说明强烈噪音很可能影响了胎儿的正常的身体发育[6]。美国学者则对万余名婴儿作了研究,结果证实,机场附近地区和正常环境相比,出生的婴儿畸形率从0.8%增到1.2%,主要包括脊椎畸形、腹部畸形和脑畸形,表明强烈噪音可能直接影响于胎儿的遗传基因的表达和调控,引起突变致畸[7]。还有研究发现,在噪音环境中孕育娩出的婴儿,机体抵抗力偏弱,3岁之前的每年平均患病次数,比普通环境出生的婴儿多2~4次[8]。

关于噪音对动物生长发育的研究不是很多。噪音干扰可使动物食欲下降、大便性状异常,说明噪音作为一种有害的物理刺激,影响到了小鼠的生长和发育,其消化系统和神经系统等的功能也已经受到影响。另外,噪音能导致唾液和胃液分泌减少、消化液酸度降低、胃肠蠕动频率和幅度下降、消化过程减慢,从而影响到了动物的生长发育[9]。 

2.2噪音影响学习记忆及机制

关于噪音的研究主要集中于其对神经系统的影响和机制,尤其是对学习和记忆的干扰作用。学习和记忆是高等动物和人类最具特色的生理特征之一,它属于高级神经活动或脑的高级功能。心理学研究认为,学习是人获得新的行为模式或经验的过程,主要通过神经系统结合外界环境的变化而获得。记忆则是在环境条件基本不变的情况下,将获得的行为或经验贮存,加固的过程。学习和记忆总是紧密联系在一起的,学习过程需要记忆,否则就不能通过学习影响人们的行为。近年研究显示,噪音暴露能抑制人和动物的学习、记忆功能,其过程和多种神经递质有关。如去甲肾上腺素(NE)神经元兴奋性增高可改善学习记忆,其兴奋性降低可减弱学习记忆功能。5-羟色胺(5-HT)在学习记忆过程中以兴奋作用为主,可触发学习记忆能力的易化。多巴胺(DA)则可通过调节精神活动、情绪、识别、思维和推理过程间接影响记忆能力[10]。

国内学者曾对怀孕期间经常接触强烈噪音(95分贝)的女工所生子女进行测试,并与其它条件相似的小儿作比较,结果发现经常接触噪音环境的孕妇所产小儿的智商比后者低,且部分胎儿性格发育不正常,出生后性格乖僻,烦躁好哭。推测其原因可能是孕妇长期置身于强烈噪音环境中,容易引起子宫收缩,影响胎儿的血液供应,进而对胎儿神经系统的发育造成影响[11]。

有研究表明,通过对机场附近儿童的调查,发现长期的航空器噪音暴露与儿童的阅读能力损害、长时记忆能力下降和厌烦情绪的出现有关[12-13];Lercher等通过对大量8-11岁的小学生的调查发现,铁路、公路、高速路等产生的环境噪音可以引起儿童精神卫生指数下降以及课堂表现不佳,且在早产儿和低体重儿中此种相关性表现更为明显[14]。有项关于不断改变的中心频率宽带脉冲噪音可以明显减弱受试对象的短时记忆能力的研究[15]。Tsaneva的研究表明,掩蔽噪音对机体的效应主要表现为对记忆相关性心理生理学任务完成的影响[16]。

最近,有研究提示,噪音对神经系统学习记忆的影响可能与催产素相关[17]。研究表明噪音可以使妇女血浆中催产素的水平增高。催产素由室旁核和正中隆起外部区域的神经分泌细胞分泌到垂体门静脉循环中而发挥作用,已经证实催产素可以削弱神经系统对记忆的整合及再现功能,因此,孕妇血浆中催产素的水平增高可能通过循环进入胎儿进而影响其神经系统功能。

关于噪音对动物学习和记忆影响的研究也有很多。Ravindran [18]等研究发现,大鼠暴露于白噪音后,大脑中枢神经递质包括NE、肾上腺素、DA、5-HT等的水平都受到影响。Kim[19]等研究发现噪音暴露可使孕期大鼠后代丘脑的背侧核和脑干的中缝核内5-羟色胺合成酶和色氨酸羟化酶表达升高。Mcdonald[20]等研究发现5-HT2A受体参与了慢性应激效应的调节,采用5-HT2A受体拮抗剂可以拮抗噪音对认知功能的不利效应。Nishio[21]等的研究表明,噪音(800Hz、77dB)和强迫游泳联合应激妊娠期大鼠,可以引起新生雄性后代的情绪行为和学习能力的改变。Prior[22]则认为噪音是先通过影响记忆的形成和重塑而后影响学习能力的。

除了神经递质,噪音对学习和记忆的影响与神经元电活动密切相关。有研究报道[23],105分贝白噪音重复暴露对大鼠海马cA3区神经元电活动的抑制作用显著,并可以使突触超微结构出现小泡不集中于突触前膜和线粒体空泡化增多等不利于突触功能的变化;欧阳伟[24]等的研究表明噪音可以降低海马去神经元的活性,减少一氧化氮合成酶(Nos)的合成,影响记忆的获得与保持,延迟短时记忆向长时记忆的转化。另外噪音还可阻抑大鼠海马CA3区突触效应习得性长时程增强[25]。

综合相关研究,噪音干扰导致学习能力下降,机制可能为以下两种[26]:第一,噪音暴露导致的暂时性脑缺血、缺氧变化抑制了动物神经细胞的正常活动,从而可能使短期记忆向长期记忆的转化过程受阻,因此表现为学习能力的减退。第二,有学者发现,噪音影响学习记忆与动物大脑部分的海马有关,众所周知,海马在学习记忆中有重要的作用,而噪音主要是抑制了海马CA3区神经元的电活动。

3.应对不良噪音环境的策略

噪音的个体防护在传统上以听觉系统损伤的防护为主。其中佩戴护耳器是个体噪音防护既经济又有效的措施。护耳器按其工作原理可分为主动型和被动型两大类;按结构形式可分为耳塞、耳罩、头盔和通讯耳机四大类,其中耳塞最为常用和方便,一般耳塞在250-8000 Hz频率范围的平均隔声值为20-25分贝。进入噪音环境后的预防治疗措施主要包括以下方式:(1)改善微循环药物,如卡波金、皮质类固醇、三磷酸腺苷、硝普钠(SNP)、低分子右旋糖酐、银杏叶制剂、川芎、丹参和葛根素等药物;(2)促进神经营养代谢药物,包括神经营养因子、维生素B1、维生素B12等;(3)清除氧自由基药物,包括抗氧化剂SOD、维生素C、维生素ER- PIA等;(4)其他,例如一氧化氮合酶抑制剂、Glu受体拮抗剂(D-AP-5,MK-801)和脂质过氧化物抑制剂U74389F[27-28]。

最近一些研究表明采取一定的措施可以降低噪音对神经系统学习记忆功能的不利作用。顾正余等[29]发现,同时暴露于93分贝稳态白噪音和吸入(8-10)x106个/cm3空气负离子的小鼠短时记忆与长时记忆减退不明显,而未吸人空气负离子的小鼠,短时性与长时性记忆均明显减退。说明空气负离子对噪音作用引起的神经系统学习记忆功能降低有一定的保护作用。另外,安定类药物可以阻断网状上行激动系统通路,从而避免了噪音作用于大脑皮层的广泛区域引起的中枢神经系统效应,使噪音只能通过特异投射系统。刘岌虹[30]等的研究结果也提示,钙拮抗剂对噪音刺激诱发的心理应激有防护作用。另外,王斌[31]等采用抗自由基药物预防次声作用引起学习记忆能力下降,证明有一定效果,但尚需进一步研究。 

小结:

噪音对神经心理和生长发育的影响一直备受关注,特别是噪音对学习和记忆功能的影响,造成了接触人群工作和学习效率、健康水平及生活质量的下降。然而,此效应具体的神经生理学机制还不甚清晰,尤其是其对儿童生长发育的影响需进一步研究,以便建立一套完整的能改善人群总体的健康和工效水平的综合性防护措施。

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