覺醒大鼠聽皮層神經元對click-train音刺激的編碼方式.pdf

1、目的:
　　 在自然界中，帶有生物學意義的聲音大多具有隨時間變化而變化的特征。人類的語言和動物的嗚叫聲就是典型的例子。這些聲音中通常含有周期性的或類周期性的重復節(jié)律。這樣的重復節(jié)律往往可以傳遞重要的語言信息。近幾年一些研究者利用一個由多個短促的click音（長度小于1毫秒）構成的聲音串(click-train)來模擬聲音的重復節(jié)律信號。通過研究聽皮層神經元對此類click-train音刺激的放電反應特性，可以揭示聽覺系統(tǒng)對聲音時

2、間信號的編碼機制。
　　 早期文獻報道當click音重復率低于30-50Hz時，神經元表現(xiàn)出與click音刺激同步的放電反應。也就是說，每一個單個的click音就會刺激神經元出現(xiàn)一次或幾次放電活動;連續(xù)周期性重復的click-train音刺激就會刺激出一連串相同周期性重復的神經元放電。這種反應模式被稱為時間編碼方式。近來有學者通過研究絨毛猴聽皮層神經元對click-train音刺激的放電反應，發(fā)現(xiàn)了另一種被稱為非同步化反應的反應

3、模式。即神經元放電的發(fā)生和click音不存在時間上的一致，在整個聲音刺激時間段內神經元放電活動都會持續(xù)地發(fā)生，且它們的平均放電率與click-train音刺激的重復率具有一定的相關性。神經元用平均放電率來體現(xiàn)click-train音刺激的重復率的反應方式被稱為頻率編碼方式。
　　 相關文獻報道當記錄位點沿著絨毛猴聽皮層尾-鼻軸移動時，神經元的反應會出現(xiàn)同步化和非同步化之間的一個轉變。在初級聽覺區(qū)，神經元的放電-刺激同步化和非同步

4、化反應均能觀察到，但是在非初級聽覺區(qū)（偏尾側部）同步化反應減弱，而非同步化反應更為多見。由此可知，非初級聽覺區(qū)的神經元更多地依賴放電頻率編碼方式對聲音信號的時間信息進行編碼。但是這種編碼方式轉變的現(xiàn)象在其他物種中還未曾發(fā)現(xiàn)。
　　 在聽覺神經科學研究中，大鼠是一種重要的實驗模型，但大部分有關聽皮層電生理的數(shù)據都是在大鼠麻醉狀態(tài)下收集到的。已有研究發(fā)現(xiàn)麻醉處理會改變聽皮層神經元的放電反應模式，尤其會抑制非同步化反應。因此，本實驗研

5、究了覺醒大鼠聽皮層神經元對于聲音刺激重復率相關信息的編碼方式，以探究覺醒大鼠初級聽覺區(qū)(A1區(qū))和非初級聽覺區(qū)的偏尾側部（PAF區(qū)）的神經元是如何編碼聲音時間信息的。
　　 方法:
　　 1、手術過程
　　 將大鼠全身麻醉后，置于腦立體定位儀上，暴露前囟和顳骨，定位標記聽皮層區(qū)域，并安裝頭部固定器。待大鼠完全清醒后，置于特制的清醒大鼠固定器上，在標記過的聽皮層區(qū)域顱骨上鉆孔，插入記錄電極至大鼠聽皮層。
　　

6、 2、聲音刺激與數(shù)據記錄
　　 通過開放式音箱給予聲音刺激。先用純音刺激探查神經元反應情況，然后將不同重復率的click-train音刺激隨機播放，與此同時記錄聽皮層神經元的反應。
　　 3、數(shù)據分析與處理
　　 根據解剖學位置和神經元對純音刺激的反應特性，分別將神經元歸于A1區(qū)和PAF區(qū)。采用MATLAB軟件分析處理實驗數(shù)據。
　　 結果:
　　 1、聽皮層神經元對click-train音的反

7、應
　　 我們發(fā)現(xiàn)大鼠聽皮層中有一類神經元同時運用放電時間和平均放電率兩種編碼方式對click音重復率進行編碼;另有一類神經元單純用平均放電率來表現(xiàn)click音重復率。除此之外的神經元，其放電時間和平均放電率都不能有效地編碼click音重復率。
　　 2、A1區(qū)和PAF區(qū)神經元反應的比較
　　 (1)同步化程度
　　 對于具有重復性的刺激，A1區(qū)神經元的同步化能力比PAF區(qū)神經元高，所以A1區(qū)神經元主要依

8、靠放電時間對聲音的重復率進行編碼。
　　 (2)放電頻率編碼方式
　　 A1區(qū)神經元的放電頻率不能有效地編碼具有較高click音重復率的click-train音(≥64Hz)，而PAF區(qū)神經元能更好地編碼這些高重復率的click-train音。
　　 (3)不同類型神經元的構成比例
　　 A1區(qū)的同步化神經元的比例高于非同步化神經元(74％ vs.26％)，而PAF區(qū)中，同步化神經元的比例低于非同步化神經