中文摘要：

本项目集中研究生物效应相对敏感的神经元，发现神经元在遭受电磁场暴露后产生自由基的原初作用机制，在与能量相关的电磁场生物效应原初作用方面取得新知识；建立以实验为基础、理论为指导，理论与实践相结合的电磁场生物效应原初作用机理的唯象理论；并以唯象模型为基础，研究电磁场能量与原初效应之间量效关系的生物鲁棒性。研究内容包括(1) 通过电磁场暴露神经元ROS和Ca2+的动态观察以及线粒体膜电位(MMP)、SOD酶/GSH酶等生理生化指标的静态观察，揭示电磁生物原初作用及其机制；(2) 研究在电磁场扰动下氧分子共价电子能级的变化，通过实验建立电磁场与神经元ROS水平、胞内Ca2+等之间的唯象模型；(3) 研究电磁场能量与神经元ROS和胞内Ca2+等之间的鲁棒性及其鲁棒裕度，以及电磁场扰动生物体产生健康影响的生物鲁棒性理论；(4) 改进电磁场暴露系统，为研究ROS与胞内Ca2+之间因果律提供实验装备。

结论摘要：

近年来，随着电气化和信息化的快速发展，移动通讯、家用电器、电力输变线等愈来愈多。人们在获得技术进步带来利益的同时，也对电磁健康引起关注。2002年，国际癌症研究机构(IARC)把极低频磁场定为“对人体是可疑的致癌物”，分类2B。2011年，IARC又将射频电磁场定为“对人体是可疑的致癌物”，分类2B。这样，与人类生活密切相关的两类电磁场均被定为对人体具有潜在健康风险，对社会经济发展产生了重大影响，尤其是公众对电磁健康的疑虑。开展电磁健康研究对工程项目设计、公众合理诉求、政府科学决策均有现实意义。电磁健康效应是一个电磁场？物理反应？化学反应？生物化学反应？细胞效应？组织效应？器官效应？健康效应等节联反应。从健康效应的流行病调查研究遇到样本量小、人群分类困难、对照组样本难找等困难。因此，2007年世界卫生组织提出未来研究方向包括活性氧自由基机制。本项目集中研究生物效应相对敏感的神经元，发现神经元在遭受电磁场暴露后产生自由基水平变化的原初作用机制，在与电磁场能量相关的电磁场生物效应原初作用方面取得新知识；建立以实验为基础、理论为指导，理论与实践相结合的电磁场生物效应原初作用机理的唯象理论；并以该唯象理论为基础，研究电磁场能量与原初效应之间的生物鲁棒性。主要研究及结果有 (1) 研制了细胞电磁场暴露系统，解决了电磁场的实时暴露、荧光图像的像线转换、数据的时域采集等技术难题，获得软件著作权1件，为电磁场生物效应的动态响应研究和电磁生物鲁棒性研究提供了良好的实验平台； (2) 开展了在电磁场暴露下，神经元ROS、胞内Ca2+、MMP生物响应的大量实验，获得了电磁生物数据库，为电磁场暴露下生物效应原初作用的数据挖掘和知识发现奠定基础； (3) 开展了以量子力学为基础，以电磁生物数据为依据的电磁能量与自由基之间的唯象模型研究，获得电磁能量与生物体自由基发生的相关性，以及自由基在电磁生物效应中所起的关键作用； (4) 开展了0.09、0.38、0.76、7.33、14.0 mT等5种强度电磁场对神经元ROS、胞内Ca2+、MMP扰动的鲁棒性研究，获得生物体初始状态、时间响应、稳态点和稳定域、电磁扰动量等新知识。该知识被用于MRI电磁安全、经皮给药电磁导入技术中。