小鼠下丘听神经元的反应潜伏期对特征频率的表达.PDFVIP

中国科学 C 辑:生命科学 2007 年 第 37 卷 第 2 期: 190~197 SCIENCE IN CHINA PRESS 小鼠下丘听神经元的反应潜伏期对特征 频率的表达 ①② ①② ①② ①② ③ 邱 强 唐 杰 余祖林 张 娟 周英杰 ①③* ①* 肖中举 沈钧贤 (① 中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室, 北京 100101; ② 中国科学院研究生院, 北京 100049; ③ 南方医科大学基础医学院生理教研室, 广州 510515) 摘要 频率是声音的基本参数之一. 听觉神经元对声音频率的反应可以表现为放电率和反应 潜伏期的变化. 大部分神经元放电率随频率的改变呈多种变化, 而神经元对声音反应的放电潜伏 期往往比较稳定, 提示潜伏期能有效地表达频率信息. 本文研究了BALB/C 小鼠下丘听神经元对 纯音频率反应的放电率及潜伏期特性, 实验结果表明: 神经元对特征频率的反应潜伏期通常最短, 随声强的变化改变不大; 而神经元对纯音频率反应的放电率随频率改变呈多种变化, 尤其当声强 增强时. 实验结果提示小鼠下丘神经元的反应潜伏期具有较放电率更准确表征特征频率的特性. 关键词 潜伏期 频率 下丘 特征频率 表征 近十几年越来越多的证据支持感觉系统对刺激 latency, FSL) 的变化很小, 其波动范围为毫秒级甚至 的编码可能更多地由神经元放电的时间模式, 而非 更小. 因此, 潜伏期作为神经元反应的重要参数之一 或者更少地由神经元的放电率所表征 [1~8]. 尤其对少 对于听觉信息的编码有其重要作用 [8]. 放电率的听神经元, 放电率的变化较大, 使得用平均 频率是声音的一个基本参数. 神经元对于某一 放电率来表征神经元所携带的信息是十分不合适的, 频率声音刺激的反应阈值最低, 即对这一频率最敏 那样必需大量的神经元的反应才能表征信息, 但事 感, 该频率被称为特征频率(characteristic frequency, 实上动物对外环境的反应时间极短. 实际上, 除听神 CF). CF是由基底膜的行波响应特性决定的, 在耳蜗 经、耳蜗核外, 几乎所有的听觉通路上的不同水平神 基底膜上毛细胞特征频率自底部到顶部呈高频到低 [9~11] 经元发放都很少, 尤其是在短声的刺激条件下 . 频的规律分布. 而耳蜗核及其投射纤维的频率拓扑 脑片 [12,13]及麻醉动物的听通路实验结果 [9,10,14,15]表明, 分布, 使得几乎所有脑干听觉核团都具有频率拓扑 尽管一次刺激下多神经脉冲的发放时间之间的变化 组构, 并一直到达皮层 [16]. 因此, 认为听觉系统由基 可以很大, 但第一脉冲发放的时间很稳定, 且与刺激 底膜分检声音频率并逐级上传. 起始紧密相关. 神经元对声音信息的编码可以依赖 神经元的特征频率可以通过测量该神经元的阈 于放电时间的精确性. 在同样的刺激条件下, 多次刺 值频率调谐曲线得出, 而频率特征应该由神经元反