大鼠中腦下丘神經(jīng)元聽覺信息處理特性.pdf

1、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)的時間一頻譜信息，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

2、實驗動物進行的有關(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30 dB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

3、絀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)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剑疾靻为毬犛X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

4、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。統(tǒng)計了38個神經(jīng)元在MT<,FM>到MT<,FM>+30 dB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)

5、元對MT<,FM>+30 dB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MT<,FM>+30 dB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20 uPa)不同聲強范圍所占的比例，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在閾值強度對調(diào)頻聲偏好的神經(jīng)元所占的比例明顯高于閾上30 dB的比例；而在10-70 dBSP

6、L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

7、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)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

8、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)

9、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，但位置移動。92.8％(26/28)

10、神經(jīng)元對調(diào)頻速率的偏好發(fā)生改變，46.4％的神經(jīng)元對調(diào)頻方向的偏好發(fā)生改變。實驗結(jié)果提示，一側(cè)下丘可以調(diào)控另一側(cè)下丘神經(jīng)元對聽覺信息的處理。 分別使用單獨聽覺線索和聲/光組合線索研究大鼠的空間朝向行為。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單獨聽覺線索引導(dǎo)時動物的表現(xiàn)優(yōu)于無線索引導(dǎo)時的表現(xiàn)，說明單獨的聽覺線索可以引導(dǎo)大鼠進行空間定位。給予具有不同空間差別的聲/光組合線索，發(fā)現(xiàn)空間方位一致聲-光組合信號引導(dǎo)時，動物的反應(yīng)時間較單獨光信號引導(dǎo)顯著縮短，正確