大鼠中腦下丘神經(jīng)元聽覺信息處理特性

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1、大鼠中腦下丘神經(jīng)元聽覺信息處理特性大鼠中腦下丘神經(jīng)元聽覺信息處理特性大鼠中腦下丘神經(jīng)元聽覺信息處理特性大鼠中腦下丘神經(jīng)元聽覺信息處理特性【摘要】：調(diào)頻是人類語音和動物通訊聲的重要因素,攜帶著聽覺信息識別相關(guān)的時間-頻譜信息,對于聲信息的識別有重要意義。對調(diào)頻信息的處理是中樞聽覺神經(jīng)系統(tǒng)的重要特性之一,對其神經(jīng)機制的研究將有助于人類對聽覺信息處理神經(jīng)機制的深入認識。大鼠的發(fā)聲中包含豐富的調(diào)頻信息,行為學(xué)研究顯示,大鼠可以識別調(diào)頻聲的調(diào)頻方向和調(diào)頻速率,大鼠右側(cè)大腦半球更適合于處理調(diào)頻速率相關(guān)的信息,這提示,大鼠的聽覺神經(jīng)系統(tǒng)存在著處理調(diào)頻信息的相應(yīng)的神經(jīng)機制。目前以大鼠為實驗動物進行的

2、有關(guān)調(diào)頻信息處理的研究主要在下丘和皮層進行,但對大鼠下丘的研究遠不如皮層。一直以來,在大鼠下丘進行的有關(guān)調(diào)頻音的實驗都在神經(jīng)元聽反應(yīng)閾上30dB進行,而且僅描述了神經(jīng)元對調(diào)頻音反應(yīng)的性質(zhì);最近對其它動物的實驗結(jié)果顯示,聲音強度影響神經(jīng)元對調(diào)頻音反應(yīng)的特性,不同聲音強度下,神經(jīng)元對調(diào)頻方向和調(diào)頻速率的偏好不同;但在大鼠上目前還沒有類似的實驗報道,大鼠下丘神經(jīng)元對調(diào)頻音敏感的相關(guān)神經(jīng)機制的研究也少有報道。本論文在大鼠的下丘詳細考察了不同聲強度下神經(jīng)元對調(diào)頻音反應(yīng)的特性,以探討聲強度對神經(jīng)元調(diào)頻音反應(yīng)特性的影響;考察神經(jīng)元對純音時程的反應(yīng)特性與神經(jīng)元對不同帶寬調(diào)頻音反應(yīng)特性的關(guān)系,以探討產(chǎn)

3、生神經(jīng)元速率調(diào)諧的抑制性旁帶、時程調(diào)諧機制;通過電刺激方法,激活聲源同側(cè)神經(jīng)元,考察激活聲源同側(cè)神經(jīng)元對對側(cè)神經(jīng)元聽反應(yīng)的效應(yīng),以探討兩側(cè)下丘神經(jīng)元在調(diào)頻信息處理中的調(diào)制;本論文還以改良的水迷宮實驗?zāi)Ｊ?考察單獨聽覺線索和具有空間差別的聽/視組合線索引導(dǎo)大鼠對空間目標的朝向行為,以探討聽覺線索在大鼠空間定位中的作用,在行為水平上研究大鼠對聽覺信息的處理。在28只大鼠上考察了聲強度對神經(jīng)元調(diào)頻反應(yīng)特性的影響。共記錄88個對純音和調(diào)頻音反應(yīng)的神經(jīng)元,其中多數(shù)(78/88,94%)神經(jīng)元對調(diào)頻音的調(diào)頻方向、調(diào)頻速率或者同時對兩者有偏好:隨著聲音強度的增加,對調(diào)頻有偏好的神經(jīng)元所占的比例降低

4、。統(tǒng)計了38個神經(jīng)元在MTFM到MTFM+30dB聲強度范圍內(nèi)對調(diào)頻音的反應(yīng),發(fā)現(xiàn)有60.5%的神經(jīng)元對MTFM+30dB聲強度的調(diào)頻方向偏好在其他聲強度下會發(fā)生改變;有84.2%的神經(jīng)元在MTFM+30dB聲音強度下對調(diào)頻速率偏好和其他聲壓水平下的反應(yīng)特性不同。實驗結(jié)果提示,聲音強度可強烈影響神經(jīng)元對調(diào)頻信息的處理。統(tǒng)計了對調(diào)頻音偏好的神經(jīng)元在相對閾值聲強度和實際聲強度(相對于20uPa)不同聲強范圍所占的比例,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在閩值強度對調(diào)頻聲偏好的神經(jīng)元所占的比例明顯高于閾上30dB的比例;而在10-70dBSPL范圍內(nèi),對調(diào)頻音偏好的神經(jīng)元在各個聲強度范圍內(nèi)呈均勻分布。這提示,在大

5、鼠的下丘,單個神經(jīng)元在相對于其閾值較低的聲音強度下對調(diào)頻信息敏感,同時,不同的神經(jīng)元的閾值不同,從而保證了在較寬的聲強范圍內(nèi),都有對調(diào)頻信息敏感的神經(jīng)元,這可能是下丘調(diào)頻信息和聲強信息相匹配的一種方式。本實驗在20只大鼠上考察了神經(jīng)元對純音時程反應(yīng)特性與調(diào)頻音反應(yīng)特性的關(guān)系,實驗使用的聲音刺激包括純音,窄帶、寬帶調(diào)頻音,其中窄帶調(diào)頻音的頻率范圍位于神經(jīng)元的興奮性感受野之內(nèi),寬帶調(diào)頻音的頻率范圍位于神經(jīng)元的興奮性感受野之外。共記錄了80個神經(jīng)元的聲反應(yīng),其中完整記錄了54個神經(jīng)元對純音,窄帶、寬帶調(diào)頻音的反應(yīng)。在26個不表現(xiàn)出純音時程選擇的神經(jīng)元中,有3個神經(jīng)元,在調(diào)頻音刺激時,不表現(xiàn)

6、出對調(diào)頻速率的偏好;有5個神經(jīng)元,在窄帶調(diào)頻音刺激時無調(diào)頻速率選擇性,在寬帶調(diào)頻音刺激時有調(diào)頻速率選擇性,提示在大鼠下丘可能存在神經(jīng)元對調(diào)頻速率偏好抑制性旁帶機制,抑制性旁帶不對稱分布于神經(jīng)元興奮性感受野的周圍,如果它參與了神經(jīng)元調(diào)頻速率偏好的形成,那么,改變調(diào)頻音的帶寬,使其位于興奮性感受野內(nèi),則神經(jīng)元對調(diào)頻速率的偏好將消失。在28個對純音時程選擇的神經(jīng)元中,16個神經(jīng)元在三種聲音刺激下,對聲音時程的反應(yīng)類型一致,其中12個神經(jīng)元對調(diào)頻速率的偏好不受調(diào)頻音帶寬影響。它們對純音反應(yīng)的時程0.5,0.8切點可以較好的預(yù)測其調(diào)頻速率反應(yīng)的0.5,0.8切點,提示這一類神經(jīng)元對調(diào)頻速率的偏

7、好可能是由時程調(diào)諧的機制產(chǎn)生的。在20只大鼠上,觀察了兩側(cè)下丘神經(jīng)元在調(diào)頻信息處理中的調(diào)制,考察了在電刺激聲源同側(cè)下丘時,聲音對側(cè)下丘神經(jīng)元的放電率-強度反應(yīng)曲線,對調(diào)頻音反應(yīng)特性的改變情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn),多數(shù)神經(jīng)元的放電數(shù)發(fā)生改變,其中多數(shù)為放電脈沖數(shù)減少,少量增加,這與已有的報道相一致。神經(jīng)元放電率-強度反應(yīng)曲線的30-70%動態(tài)范圍,27.8%(5/18)不改變,27.8%(5/18)增加,33.3%(6/18)縮小,11.1%(2/18)大小不發(fā)生改變