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大棕蝠下丘对串声重复率的编码及听觉掩蔽效应

栾瑞红  
【摘要】: 自然界中,如青蛙的求偶叫声,蝙蝠回声定位的超声信号,周围环境的各种噪声,人类的语言交流等,声音的特性十分复杂。下丘是接收低级听觉中枢各种上行传入投射的第一个重要的汇聚点。研究表明,下丘神经元对声信号的反应特性与低级听觉中枢神经元不同。它把低级中枢传入的兴奋性和抑制性信息进一步加工整合,然后传出信号到丘脑内侧膝状体,再到听皮层。同时,下丘的传出信号还投射到运动控制系统(如上丘、脑桥核、小脑等),直接参与对运动的控制,是联系感觉与运动的重要中继站。 回声定位蝙蝠听觉系统十分发达,是听觉研究中重要的实验动物,在行为学、生理学、神经解剖学等各方面积累了丰富的研究资料。蝙蝠在回声定位的不同时期,发出重复率不同的超声信号,不同距离目标的回声强度及发声与回声之间的时间间隔,代表着不同目标的大小和距离而被蝙蝠识别。本研究的第一部分实验内容,采用不同重复率的串声刺激,模拟自然状态下蝙蝠回声定位的不同时期回声的重复率,研究GABA对下丘听神经元不同重复率串刺激的强度、频率敏感性的调制作用。本研究的第二部分实验,采用双声刺激方法,改变双声刺激的强度及间隔时间,模拟蝙蝠回声定位过程中发出的超声信号、不同距离目标的回声信号,研究下丘神经元对不同强度、间隔时间的双声刺激的反应特性。本研究结果对了解中枢神经元加工、整合复杂声信号的神经机制,具有重要理论意义,国内外尚未见同类研究的系统报道。 摘要 大棕幅下丘对串声重复率的编码及听觉掩蔽效应 一、GABA对下丘神经元串声刺激诱发的听反应的调制 实验在门只大棕幅(Eptesicusfgycus上进行,采用电生理学结合微电泳技术。 用重复率为 10pps、30pps、90pps,亏经u的最佳频率(bes frequency3 BF))的串声未 激,调节声刺激强度(intensity),记录神经元反应放电率,得出强度-放电率函数曲 线(rate-intensity function,AIF);用重复率为 10pps、30pps、90pps,强度为阈上 20dB 的串声刺激,调节声音频率,记录神经元放电率,得出频率-放电率函数曲线 (lsolntenslty frequency tuning curve,IFTC)。分析 GABA调朱下丘神经元时间编码模 式,以及对不同重复率串刺激强度、频率敏感性的影晌。 回.GABA能抑制调制大棕幅下丘听神经元时间编码模式 本实验所记录的58个下丘神经元中,所有神经元对 10pps、30pps的串声刺激均 能产生跟随反应,即神经元对串刺激的每一个声信号均能产生听反应。但不同神经 元对90PPS的跟随反应能力不同,32个O6%杆经元对90PPS的串刺激产生跟随反应, 26个p4%广经元对90pps的串刺激不能产生跟随反应。微电泳bicuculline阻断 GABA的抑制作用后,门个o2%杆经元反应放电率及反应模式没有变化,45个*8%) 神经元放电率有不同程度的增加。对90pps串刺激能产生跟随反应的下丘神经元, 微电泳bicuculline使17个仅9%杆经元放电率增加,但仍表现为跟随反应:9个厂%) 神经元表现为放电率增加,但只对前 100ms的串刺激产生反应,并且放电密集,而 对后200ms的串刺激只产生少量的放电。对90pps串刺激不能产生跟随反应的下丘神 经元,微电泳bicucullne,15个C6%杆经元表现为放电率增加,在前几十毫秒范围 内有较多的放电反应,后续的反应很弱:4个*%杆经元只对第一个声刺激产生强 烈的放电反应,而后放电急剧减少。推测下丘在编码串声刺檄时间信息的过程中, GABA对神经元产生抑制作用的神经通路可能与Glycine抑制通路不同,或是由于神 经细胞自身的生理、生化特性所决定,因此表现出与低级听觉中枢神经元(如上橄 揽核,外侧丘系等)不同的时间编码模式。提示中脑下丘神经元对高重复率串刺激 的反应特性,有了进一步的分化。 2.GABA调制下丘神经元对不同重复率串刺激的强度敏感性 门)重复率对神经元强度敏感性的影响 以强度-放电率函数曲线(RIF)DR…ynamic range贞斜率作为神经元强度敏感性 指标,其中DR为函数曲线最大放电率的90%对应的刺檄强度与最小放电率以上 2 摘要 大棕幅下丘对串声重复率的编码及听觉掩蔽效应 10%对应的刺激强度之差,斜率为 DR范围内曲线的斜率;DR越小,斜率越大, 神经元的强度敏感性越强。共分析34个下丘神经元。其中8个仅4%杆经元对90PPS 不能产生跟随反应,从 10pps 到 30pps日,DR变刁,斜率变大;从 30pps 到 90pps


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