弱背景噪声对大鼠听皮层神经元频率调谐的影响-生物化学与生物物理.PDF

发布日期：2012-05-17 /cn/ch/common/create_pdf.aspx?file_nolag=1 生物化学与 物物理进展 Progress in Biochemistry and Biophysics 弱背景噪声对大鼠听皮层神经元频率调谐的影响* 彭垠婷 蒲 青 孙心德 张季平** （上海市脑功能基因组学重点实验室，脑功能基因组学教育部重点实验室，华东师范大学生命科学学院，上海 200062 ） 摘要 在自然环境中，人和动物常在一定的背景噪声下感知信号声刺激，然而，关于低强度的弱背景噪声如何影响听皮层神 经元对声刺激频率的编码尚不清楚. 本研究以大鼠听皮层神经元的频率反应域为研究对象， 定了阈下背景噪声对79 个神经 元频率反应域的影响. 结果表明，弱背景噪声对大鼠初级听皮层神经元的听反应既有抑制性影响、又有易化性影响；一般来 说，抑制性影响使神经元的频率调谐范围和最佳频率反应域缩小，易化性影响使神经元的频率调谐范围和最佳频率反应域增 大. 对于少数神经元，弱背景噪声并未显著改变其频率调谐范围，但却改变了其最佳频率反应域范围. 弱背景噪声对 63.64% 神经元的特征频率和 55.84%神经元的最低阈值无显著影响. 神经元频率调谐曲线的尖部比中部更容易受到弱背景噪声的影响. 该研究结果有助于我们进一步理解复杂声环境下大脑听皮层对听觉信息的编码机制. 关键词 背景噪声，频率调谐，听皮层，频率反应域，特征频率 学科分类号 Q6，R338 在自然环境中，人和动物总在动态多变的声环境中探测、分辨和定位对自己有意义的听觉信息，进而 做出相应的行为反应. 在这个过程中，需要听觉系统从背景声中提取听觉信息并对其进行准确编码. 噪声是 自然环境中最常见的背景声，几乎无处不在. 因 研究噪声环境下脑对听觉信息的处理有助于我们理解在复 杂的声环境下听觉系统处理声信息的机制. 关于噪声环境对听觉信息处理影响的研究，主要有两大类：一类 [1] 研究聚焦于发育过程中的噪声环境如何影响人和动物在成年时的听觉行为 、以及如何影响在成年时听觉中 [2-5] 枢对声刺激参数 （如频率、强度、空间等）的编码 ；另一类研究聚焦于背景噪声如何影响听觉系统对声 [6, 7] [8] [9] 刺激信号的即时编码，如背景噪声对听神经处理声信息的影响 、以及背景噪声对下丘 和听皮层 神经 元编码声刺激强度的影响. 在听皮层的研究表明，背景噪声能使听皮层神经元的听空间感受野缩小，但神经 [10] 元的空间敏感性的信息仍被保留 . 这些研究中的大多数关注于中等强度及高强度噪声的影响. 在自然环 境中，低强度的弱背景噪声经常与信号声相伴，但弱背景噪声如何影响听觉中枢神经元对信号声的处理并 未得到足够重视. 有研究表明，弱背景噪声能提高人的听觉敏感性[11, 12]，然而与之相关的中枢神经机制鲜见 报道. 在噪声环境中，听觉系统对声刺激信号的信息提取依赖于其对信号声刺激的频率、强度、时间、方位 信息的编码. 在对听觉中枢神经元频率调谐的研究中发现，弱噪声对小鼠下丘大多数神经元的听反应有掩蔽 [13- 16] 效应，弱噪声使下丘神经元的频率调谐曲线锐化、反应阈值提高，并且GABA 能抑制参与了该掩蔽效应 . 听皮层是听觉系统上行通路的最高中枢，然而，到目前为止，关于背景噪声尤其是弱背景噪声如何影响听 皮层神经元对声刺激频率的编码尚不清楚. 因 ，本研究的主要目的是，以神经元的频率反应域为研究对象， 在大鼠听皮层观察弱背景噪声对听神经元编码声刺激频率