大鼠中腦下丘神經(jīng)元聽(tīng)覺(jué)信息處理特性.pdf

1、調(diào)頻是人類語(yǔ)音和動(dòng)物通訊聲的重要因素，攜帶著聽(tīng)覺(jué)信息識(shí)別相關(guān)的時(shí)間一頻譜信息，對(duì)于聲信息的識(shí)別有重要意義。對(duì)調(diào)頻信息的處理是中樞聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)的重要特性之一，對(duì)其神經(jīng)機(jī)制的研究將有助于人類對(duì)聽(tīng)覺(jué)信息處理神經(jīng)機(jī)制的深入認(rèn)識(shí)。 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(shí)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(tīng)覺(jué)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(jī)制。目前以大鼠為

2、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行的有關(guān)調(diào)頻信息處理的研究主要在下丘和皮層進(jìn)行，但對(duì)大鼠下丘的研究遠(yuǎn)不如皮層。一直以來(lái)，在大鼠下丘進(jìn)行的有關(guān)調(diào)頻音的實(shí)驗(yàn)都在神經(jīng)元聽(tīng)反應(yīng)閾上30 dB進(jìn)行，而且僅描述了神經(jīng)元對(duì)調(diào)頻音反應(yīng)的性質(zhì)；最近對(duì)其它動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，聲音強(qiáng)度影響神經(jīng)元對(duì)調(diào)頻音反應(yīng)的特性，不同聲音強(qiáng)度下，神經(jīng)元對(duì)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(méi)有類似的實(shí)驗(yàn)報(bào)道，大鼠下丘神經(jīng)元對(duì)調(diào)頻音敏感的相關(guān)神經(jīng)機(jī)制的研究也少有報(bào)道。本論文在大鼠的下丘詳

3、絀考察了不同聲強(qiáng)度下神經(jīng)元對(duì)調(diào)頻音反應(yīng)的特性，以探討聲強(qiáng)度對(duì)神經(jīng)元調(diào)頻音反應(yīng)特性的影響；考察神經(jīng)元對(duì)純音時(shí)程的反應(yīng)特性與神經(jīng)元對(duì)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(shí)程調(diào)諧機(jī)制；通過(guò)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(duì)對(duì)側(cè)神經(jīng)元聽(tīng)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(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，考察單?dú)聽(tīng)覺(jué)線索和具有空間差別的聽(tīng)/視組合線索引導(dǎo)大鼠對(duì)空間目標(biāo)的朝向

4、行為，以探討聽(tīng)覺(jué)線索在大鼠空間定位中的作用，在行為水平上研究大鼠對(duì)聽(tīng)覺(jué)信息的處理。 在28只大鼠上考察了聲強(qiáng)度對(duì)神經(jīng)元調(diào)頻反應(yīng)特性的影響。共記錄88個(gè)對(duì)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(duì)調(diào)頻音的調(diào)頻方向、調(diào)頻速率或者同時(shí)對(duì)兩者有偏好；隨著聲音強(qiáng)度的增加，對(duì)調(diào)頻有偏好的神經(jīng)元所占的比例降低。統(tǒng)計(jì)了38個(gè)神經(jīng)元在MT<,FM>到MT<,FM>+30 dB聲強(qiáng)度范圍內(nèi)對(duì)調(diào)頻音的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)有60.5％的神經(jīng)

5、元對(duì)MT<,FM>+30 dB聲強(qiáng)度的調(diào)頻方向偏好在其他聲強(qiáng)度下會(huì)發(fā)生改變；有84.2％的神經(jīng)元在MT<,FM>+30 dB聲音強(qiáng)度下對(duì)調(diào)頻速率偏好和其他聲壓水平下的反應(yīng)特性不同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，聲音強(qiáng)度可強(qiáng)烈影響神經(jīng)元對(duì)調(diào)頻信息的處理。統(tǒng)計(jì)了對(duì)調(diào)頻音偏好的神經(jīng)元在相對(duì)閾值聲強(qiáng)度和實(shí)際聲強(qiáng)度(相對(duì)于20 uPa)不同聲強(qiáng)范圍所占的比例，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在閾值強(qiáng)度對(duì)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(duì)調(diào)頻音偏好的神經(jīng)元在各個(gè)聲強(qiáng)度范圍內(nèi)呈均勻分布。這提示，在大鼠的下丘，單個(gè)神經(jīng)元在相對(duì)于其閾值較低的聲音強(qiáng)度下對(duì)調(diào)頻信息敏感，同時(shí)，不同的神經(jīng)元的閾值不同，從而保證了在較寬的聲強(qiáng)范圍內(nèi)，都有對(duì)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(qiáng)信息相匹配的一種方式。本實(shí)驗(yàn)在20只大鼠上考察了神經(jīng)元對(duì)純音時(shí)程反應(yīng)特性與調(diào)頻音反應(yīng)特性的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)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(gè)神經(jīng)元的聲反應(yīng)，其中完整記錄了54個(gè)神經(jīng)元對(duì)純音，窄帶、寬帶調(diào)頻音的反應(yīng)。在26個(gè)不表現(xiàn)出純音時(shí)程選擇的神經(jīng)元中，有3個(gè)神經(jīng)元，在調(diào)頻音刺激時(shí)，不表現(xiàn)出對(duì)調(diào)頻速率的偏好；有5個(gè)神經(jīng)元，在窄帶調(diào)頻音刺激時(shí)無(wú)調(diào)頻速率選擇性，在寬帶調(diào)頻音刺激時(shí)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(duì)調(diào)頻速率偏好抑制性旁帶機(jī)制，抑制性旁帶不對(duì)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(duì)調(diào)頻速率的偏好將消失。在28個(gè)對(duì)純音時(shí)程選擇的神經(jīng)元中，16個(gè)神經(jīng)元在三種聲音刺激下，對(duì)聲音時(shí)程的反應(yīng)類型一致，其中12個(gè)神經(jīng)元對(duì)調(diào)頻速率的偏好不受調(diào)頻音帶寬影響。它們對(duì)純音反應(yīng)的時(shí)程0.5，0.8切點(diǎn)可以較好的預(yù)測(cè)其調(diào)頻速率反應(yīng)的0.5，0.8切點(diǎn)，提示這一類神經(jīng)元對(duì)調(diào)頻速率的偏好可能是由時(shí)程調(diào)諧的機(jī)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(shí)，聲音對(duì)側(cè)下丘神經(jīng)元的放電率-強(qiáng)度反應(yīng)曲線，對(duì)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(bào)道相一致。神經(jīng)元放電率．強(qiáng)度反應(yīng)曲線的30-70％動(dòng)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(dòng)。92.8％(26/28)

10、神經(jīng)元對(duì)調(diào)頻速率的偏好發(fā)生改變，46.4％的神經(jīng)元對(duì)調(diào)頻方向的偏好發(fā)生改變。實(shí)驗(yàn)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(duì)聽(tīng)覺(jué)信息的處理。 分別使用單獨(dú)聽(tīng)覺(jué)線索和聲/光組合線索研究大鼠的空間朝向行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)聽(tīng)覺(jué)線索引導(dǎo)時(shí)動(dòng)物的表現(xiàn)優(yōu)于無(wú)線索引導(dǎo)時(shí)的表現(xiàn)，說(shuō)明單獨(dú)的聽(tīng)覺(jué)線索可以引導(dǎo)大鼠進(jìn)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(hào)引導(dǎo)時(shí)，動(dòng)物的反應(yīng)時(shí)間較單獨(dú)光信號(hào)引導(dǎo)顯著縮短，正確