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弱噪声激活的输入对小鼠下丘神经元频率调谐的影响及其整合机制

唐佳  
【摘要】: 本实验旨在探讨弱噪声对小鼠(Mus musculus Km)中脑下丘(inferior colliculus IC)神经元声信号提取的影响及其神经机制,我们选用相当于纯音阈下5 dB的白噪声(white noise),比较加入噪声前后神经元频率调谐曲线的变化和注射γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)能受体拮抗剂荷包牡丹碱(bicuculline,Bic)后对该变化的影响。 本实验共用12只健康、听力正常的成年小鼠,雌雄不拘,共获得177个神经元,测量了76个神经元的频率调谐曲线(frequency tuning curve,FTC),发现弱噪声对神经元FTC的影响有三种类型:锐化、拓宽和基本不受影响。在大部分67.11%(51/76)受弱噪声影响的神经元中,FTC被锐化的神经元占60.78%(31/51),FTC拓宽的神经元占39.22%(20/51)。弱噪声锐化神经元FTC使Q_(10)从1.89±1.12增至2.66±2.13,平均增大36.26±26.40%(P=0.0016,n=31),Q_(30)从0.86±0.47增至1.17±0.71,平均增大36.26±23.56%(P=0.00012,n=27)。神经元(n=27)高低频边反转斜率(inverse-slope,IS,kHz/dB)的变化主要表现为IS_(low)不变而IS_(high)减小的变化趋势(40.74%,11/27)。IS_(low)从0.21±0.06 kHz变为0.21±0.05 kHz(P=0.832,n=11),而IS_(high)则从0.41±0.24 kHz减至0.24±0.16 kHz,平均减小41.71±15.71%(P=0.0061,n=11)。20个IC神经元(26.32%,20/76)在弱噪声作用下FTC拓宽,Q_(10)从2.92±1.99减至2.09±1.39,平均减小26.88±12.77%(P=0.00057,n=20),Q_(30)从1.32±1.05减至0.75±0.42,平均减小29.92±27.38%(P=0.02,n=20)。 对FTC受噪声抑制的21个神经元做了Bic电泳导入后,使得神经元FTC拓宽,能全部或部分的覆盖噪声抑制的区域,比较注射Bic前后神经元FTC的变化,Q_(10)平均减小了33.96±24.70%(P=0.00007,n=21),Q_(30)平均减小了 ⑧ 石介卜学位论之- MASll了!之’凡日日拭1从 3801士24.92%(P二0.00012,n=21)。 木实验结果首次显示弱噪声可锐化小鼠大部分IC神经元的FTC,使神经 元对声信号分析增强,高频调谐敏感性增加:而Bic去GABA能抑制后,能全 部或部分的解除弱噪声对神经元FTC的抑制。说明山弱噪声引起的耳蜗随机 共振在__仁行传入过程中可能激活了至所一记录的JC神经元的GABA能抑制性神 经回路,这种GABA能抑制为锐化神经元频率调谐提供了一种抑制性输入, 使IC神经元对靠近最佳频率的频率分析变得更为细致和精确,由于声频率是 声信号的重要参数和信息载体,频率调谐的锐化意味着对声频率分析能力增 强,从而为解释人们为什么能从充满噪声的环境中捕捉或提取与行为学相关的 信号提供了一种细胞水平的实验证据。


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