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时相和频谱在定型下丘神经元调制率选择和方向选择中的作用

廖阳  
【摘要】: FM声广泛存在于动物通讯声及人类语言声信号中,虽然已在多种动物的不同听结构中发现调制率选择性和方向选择性神经元,但到目前为止,关于它们的影响因素及形成机制并不明了。自由声场条件下,采用单单位细胞外记录方法,本研究主要探讨昆明小鼠下丘神经元的调制率选择性,方向选择及其相关影响因素。 实验共获得有完整数据的神经元102个。纯音刺激条件下,41.2%的神经元(42/102)具有时程调谐特征。其中22.6%(23/102)为短通型,8.8%(9/102)为带通型,9.8%(10/102)为长通型。非时程调谐神经元占58.8%(60/102)。改用FM声刺激后,大多数时程调谐神经元(78.6%,33/42)显示出与时程选择相关的调制率选择性,但在不同带宽下具有不同的最佳调制率,其调制率选择性类型完全受时程调谐特性主导,和FM声带宽无关。部分神经元表现出和时程不相关的调制率选择类型(14.2%,6/42),或者丧失时程(或者调制率)选择性(7.2%,3/42)。此外,超过一半的(53.3%,32/60)非时程调谐神经元在FM下出现调制率选择性,且几乎全部为快调制率选择类型(96.9%,31/32)。该类神经元中,部分神经元(25.0%,8/32)在不同FM声带宽下保持相同的最佳调制率,表现出真正的调制率选择性。我们的结果表明,小鼠下丘神经元的时程调谐特性在定型其调制率选择性类型方面起关键作用,部分神经元的调制率选择性则取决于FM声的带宽,而真正意义上的调制率选择性神经元在小鼠下丘并不多见。 FM声刺激下,小鼠下丘神经元表现出方向选择。在调制范围为32 kHz,调制时间(调频声时程)为32 ms时,34.3%(35/102)的神经元表现出方向选择。在固定调制范围和调制时间中的一者时,方向选择神经元的数目随着另一者的增加而发生变化,均呈现先增加后减少的趋势。此外,神经元的方向选择特性与时程调谐没有明显相关性,但是与时程表现出了相关性,对所有神经元的DSI分析后,发现长时程下的DSI显著大于短时程的DSI(P0.01,One-way ANOVA),但是对于单个神经元,在固定MR为32 kHz时,只有15个神经元(15/64,23.4%)的DSI与Duration表现出严格单调关系。另一方面,MR与神经元RB_(10dB)的大小关系以及以CF为中心,RB在其两侧的不对称程度均影响神经元的方向选择。结果表明,RB_(10dB)越不对称,或者MR超出RB_(10dB)越多,神经元的方向选择特性更加明显。但是,有神经元在MR未超出其RB_(10dB),也表现出方向选择特性。较多的神经元在特定的MR和Duration组合下表现出方向选择,且计算这些MR和Duration组合得到的Rate与惺笞匀环⑸腞ate近似。我们的结果表明,小鼠下丘神经元的方向选择是调制范围和调制时间共同定型的。


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