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弱噪声对小鼠下丘神经元声反应动力学的影响及其机制探讨

王丹  
【摘要】: 大脑如何从复杂喧嚣的环境中提取有行为学意义的信息并对其加以处理、利用,一直是神经科学中的核心问题之一。现实环境中,所需信号常被空间上分散的噪声所掩蔽,因此中心问题是听觉系统如何抽提信号和在掩蔽存在的情况下完成其听觉任务。本研究的主要目的是通过模拟自然背景噪声,探讨弱噪声对下丘神经元感受声强以及对神经元声反应动力学范围的影响,并借此推断,在背景噪声中,下丘神经元在整合和处理声信息中的作用。 在自由声场刺激条件下,用相当于纯音阈下5 dB强度的弱包络白噪声(或称弱噪声)与纯音短声(或称信号)同步给出,观察和记录了弱噪声对小鼠(Mus musculus Km)下丘神经元声强处理、放电率函数和反应动力学范围的影响。共获得182个神经元,对其中86个神经元做了弱噪声影响的测试,结果发现:(1)弱噪声对神经元放电率的作用呈抑制(79%,n=68/86)、易化(10.5%,n=9/86)和基本不受影响(10.5%,N=9/86)三种类型,其中抑制性的变化有极其显著差异(P<0.001,n=68),后两种类型的变化无明显差异(P>0.05);(2)弱噪声对阈反应的抑制效应最强,并随纯音强度的增加抑制减弱(P<0.0001,one-way ANOVA);(3)大部分弱噪声抑制的神经元(72%,n=49/68)反应动力学范围(dynamic range,DR)发生固缩性变化(P<0.001,n=49),低强度端明显向高强度方向漂移,表明神经元对声强变化的敏感性增强,编码能力也增强;(4)去GABA能抑制后,神经元放电率增加,能全部或部分取消弱噪声抑制导致的放电率减少,且DR值增加,弱噪声抑制致使神经元声强敏感性加强的影响被削弱,表明弱的背景噪声有可能激活至IC的GABA能抑制性输入。 根据这些变化可以推测,这种背景噪声的生物学作用可能是通过弱噪声所引起的耳蜗随机共振的输入,在上行过程中经各级听觉核团的整合,将中枢声敏感神经元调定在一种准备状态,并定型放电率函数和调制神经元对声 馨 硕士学位论文 MASTER’ST砰IESIS 强的编码。实验中所记录到的大量phasic神经元在分析背景噪声中的声信号, 以及声信号的识别方面可能扮演重要角色,因为听觉认知的最初阶段就是信 号识别。表明在无弱噪声环境下,虽然神经元的DR很宽,但强度分辨率或 敏感性并不高。尽管弱噪声抑制使神经元感受强度的范围缩小,但对强度变 化的敏感性却提高,这对人在“鸡尾酒会”场景下的言语交流和动物在充满 噪声的自然环境中的声通讯,捕捉重要的信息载体参数一信号强度以及感受 强度的动态变化的能力提供了生物学基础和演化适应的证据。也正是由于听 觉系统与环境噪声间长期相互作用,使之演化产生了最佳匹配。这也是为什 么人和动物的听觉系统感受强度在变化中的信号要比强度恒定的信号更加适 宜的原因之一。


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