一氧化氮合酶在豚鼠听觉核团的分布

为了研究一氧化氮合酶（ｎｉｔｒｉｃｏｘｉｄｅｓｙｔｈａｓｅ,ＮＯＳ）在听觉核团的分布特点,探讨一氧化氮（ｎｉｔｒｉｃｏｘｅｄｅ,ＮＯ）在听觉径路中的作用,本文采用ＮＡＤＰＨ硫辛酸胺脱氢酶（ＮＡＤＰＨ－ｄ）组织化学方法,研究了豚鼠听觉核团内ＮＯＳ的分布。结果发现,在各级听觉传入核团,均有ＮＯＳ阳性神经元,而上橄榄复合体ＮＯＳ反应阴性。耳蜗核ＮＯＳ阳性神经元主要集中在耳蜗后腹核,为圆形或椭圆形双极神经元。下丘ＮＯＳ阳性反应神经元位于下丘中央核团,胞体形状和大小不一。内侧膝状体背侧核ＮＯＳ阳性神经元相对集中,多为双极神经元,部分神经元突起很长,散在阳性纤维,部分阳性纤维穿行于内侧膝状体背侧核与内侧膝状体之间。本研究提示,ＮＯ可能是听觉中枢的神经递质或调质,参与声信号传递的调节。     

内侧膝状体解剖与生理学研究进展

内侧膝状体 (medialgeniculatebody ,MGB)是听觉系统在丘脑的重要接替核团。MGB的丘脑 皮层神经元 (thalamocorticalneuron)发出上行性纤维投射至听皮层 ,同时接受听皮层的皮层 丘脑神经元 (corticothalamicneuron)发出的下行性纤维投射。因此 ,听觉信息既受到MGB上行听觉通路的编码和整合 ,也接受皮层下行通路的调控。同时 ,MGB还参与声音定位、听觉可塑性等过程。本文总结近年MGB的解剖与生理学研究进展 ,着重叙述MGB与听皮层的纤维联系及其在听觉信息调控中的作用。     

猫内侧膝状体年龄相关性形态学变化

目的比较青年猫和老年猫内侧膝状体神经元及S100蛋白与波形蛋白表达的年龄相关性变化。方法Nissl染色显示内侧膝状体结构及神经元,免疫组织化学方法示S100免疫反应阳性（S100-IRS100-immunoreactive）细胞及波形蛋白免疫反应阳性（Vimentin-IR Vimentin-immunoreactive）细胞。光镜下观察,利用图像分析软件进行图像采集分析。结果青年猫和老年猫内侧膝状体神经元数量及胞体直径无明显改变（P〉0.05）;与青年猫相比,老年猫内侧膝状体各分区中S100-IR细胞与Vimentin-IR细胞密度均显著增大,且免疫阳性反应强度增强（P〈0.01）,提示老年会导致内侧膝状体S100与波形蛋白表达显著增强。结论在衰老过程中,内侧膝状体处于静息和激活状态的星形胶质细胞均出现明显的增生,这对维持老年个体内侧膝状体神经元的正常形态和功能,从而延缓老年性听觉功能衰退可能具有重要作用。     

听觉皮层信号处理

听觉系统和视觉系统的不同之处在于：听觉系统在外周感受器和听皮层间具有更长的皮层下通路和更多的突触联系。该特殊结构反应了听觉系统从复杂听觉环境中提取与行为相关信号的机制与其他感觉系统不同。听皮层神经信号处理包括两种重要的转换机制,声音信号的非同构转换以及从声音感受到知觉层面的转换。听觉皮层神经编码机制同时也受到听觉反馈和语言或发声过程中发声信号的调控。听觉神经科学家和生物医学工程师所面临的挑战便是如何去理解大脑中这些转换的编码机制。我将会用我实验室最近的一些发现来阐述听觉信号是如何在原听皮层中进行处理的,并讨论其对于言语和音乐在大脑中的处理机制以及设计神经替代装置诸如电子耳蜗的意义。我们使用了结合神经电生理技术和量化工程学的方法来研究这些问题。     

外周听觉系统的计算模型

本文研究外周听觉系统的工程模拟,在现有听觉理论和生理实验数据基础上,实现了一种基于外周听觉系统的计算模型.文中给出了用自然语言激励该模型的计算机模拟结果,并结合耳蜗编码的时间原则和部位原则对模型的输出进行了初步的分析.     

外周听觉系统的计算模型

本文研究外周听觉系统的工程模拟,在现有听觉理论和生理实验数据基础上,实现了一种基于外周听觉系统的计算模型.文中给出了用自然语言激励该模型的计算机模拟结果,并结合耳蜗编码的时间原则和部位原则对模型的输出进行了初步的分析.     

睡眠过程中内膝体神经元的听反应后抑制

内侧膝状体神经元接受来自离皮层系统的兴奋和抑制两种神经调节．听觉刺激诱发的内膝体神经元起始反应后会伴随着一段长时抑制．在可自由活动的大鼠上研究了内膝体神经元的听反应后抑制现象．利用植入电极阵列技术,记录了大鼠在睡眠过程中的脑电、肌电以及内膝体神经元胞外放电活动,发现在睡眠的快速眼动时期和非快速眼动时期内膝体神经元存在着听反应后抑制现象,并发现这种抑制更多地出现在非快速眼动睡眠期．在睡眠过程中,丘脑网状核听觉分区的失活会导致内膝体神经元的听反应后抑制消失或减弱．因此,我们推测丘脑网状核神经元参与了内膝体神经元在睡眠中的听反应后抑制,它在非快速眼动睡眠中对内膝体施加了更强的抑制作用．     

豚鼠听觉系统慢性引导电极安装方法

声音在听觉系統各部分引起的誘发电位,是在听觉生理及中樞神經系統生理的研究中經常被采用的反应指标。大动物(主要在猫)的皮层听区、耳蝸、內膝体等部位的慢性引导电极安装方法,已有一些描述。豚鼠体型較小,解剖結构也与大动物有差异,因此慢性电极的安装在技术上有特殊的困难。适用于大动物的方法,包括电极的插入和固定(如定位仪的使用,头骨上装螺旋座等),用于豚鼠却不合适。豚鼠的听觉系統頗为发达,其声音誘发电位也表現得很明显,因此是研究听觉系統电生理的較好的     

基于听觉外周模型的语音信号听觉神经表示

提出一个听觉外周及部分中枢系统的计算模型。除基底膜、内毛细胞／突触模型之外,我们实现了对耳蜗核三个子核（ＡＶＣＮ、ＰＶＣＮ、ＤＣＮ）的模拟,并且根据上橄榄复合体到耳蜗外毛细胞的下行联接能明显地提高发放率谱表示这一生理依据,利用同步谱特征实现了对基底膜外毛细胞的自适应反馈控制,增强了在噪声环境及语音强度变化情况下的发放率谱表示     

金黄仓鼠视皮层、上丘和外侧膝状体中的血管活性肠肽(VIP)神经元及其纤维

用程序稍有不同的两种ＰＡＰ法对视觉通路中的三个重要区域视皮层、上６和外侧膝状体中的 血管活性肠肽（ＶＩＰ）进行了定位,．视皮层Ⅱ至Ⅵ层都有ＶＩＰ阳性神经元分布,内域性的阳性神经 纤维遍布整个视皮层。上丘中的ＶＩＰ阳性神经无数量较少,主要分布于上丘的咀部表层,视皮层和 上丘中的ＶＩＰ神经元均为非锥体型的多极和双极神经元。外侧膝状体中未发现有ＶＩＰ阳性神经元 胞体．只有弥散的阳性神经纤维。     

离皮层纤维系统的下行调节作用与听觉可塑性

听觉离皮层纤维系统是指由听皮层直接投射到皮层下听觉核团和耳蜗的下行纤维,这些纤维较严格的遵守频率分布的原则,与上行传入纤维构成多重反馈环路。听皮层通过离皮层纤维系统高度聚焦的正反馈作用,易化与其生理特性相匹配的皮层下听觉神经元的电活动,同时通过广泛的侧枝抑制作用来抑制与其生理特性不相匹配的皮层下听觉神经元的电活动,从而调节和改善皮层下听觉信息的处理,参与中枢听觉系统的可塑性变化。离皮层纤维的下行调节作用还广泛存在于视觉和躯体感觉系统,它们可能具有类似的神经机制。     

外界刺激作用在苍白球内侧部对失神癫痫的控制机制

本文,我们建立了一个苍白球内侧部-皮层-丘脑平均场网络模型,把外界刺激电压作用在苍白球内侧部研究了失神癫痫的控制机制.研究表明,通过合适地调节电压的强度,癫痫发作可以得到有效的控制.这种调节是通过三条耦合路径之间的相互竞争实现的.我们还从模型本身出发很好地解释了这种控制原理.用到的数据都来自于临床实验数据,因此,由本文得到的结果可以推断大脑苍白球内侧部有可能成为未来深度脑刺激治疗癫痫疾病的目标区域.     

动物听觉器官的进化

在系统进化的过程中 ,动物对声波振动的感觉逐步形成了专一的听觉感受器官。听觉器官最早出现于无脊椎动物的节肢动物 ,但节肢动物听觉感受器与感受触觉器没有明显的界限。随着生活环境的改变 ,水生的鱼类出现了内耳 ,在从水栖到陆栖的过渡中出现了中耳 ,内耳也逐渐复杂化形成了原始的基底膜 ,鸟类和哺乳动物的听觉器官达到了发育的最高点 ,也是所有感觉器官中最为复杂的器官之一。听觉在很多方面都起着重要的作用 ,例如逃避捕食者、寻觅配偶和相互交流等 ,对人类来说听觉是语言发展的关键。1　无脊椎动物的听感觉器官无脊椎动物中只有节肢…     

基于I/O特性的听觉非线性动态适应机制与前向掩蔽效应模型

听觉前向掩蔽效应是听觉动态非线性的重要表现, 也是听觉适应机制的重要表现, 由此产生听觉前后向参考编码机制,而传统的语音信号处理机制是帧与帧独立的线性处理方式,所以不能反映实际听觉系统的动态非线性适应特性。传统的听觉模型对这种动态非线性适应机制的模拟是通过自适应调节听觉耳蜗滤波器的增益来完成的, 这不管在计算量上还是在滤波器的稳定性设计上都有其缺陷。我们根据听觉的生理学机制,建立前馈自适应模型,从输入输出特性曲线上引出静态增益曲线,再在静态增益曲线上引入动态过程,由此建立的数学模型,利用心理学试验数据得到模型参数。试验结果表明,该模型能够很好地预测前向掩蔽效应,对听觉的动态非线性适应机制是一种很好的解释。     

基于听觉模型的基音提取

本文提出了一种新型有效的基于听觉模型的基音提取方法.它主要是模拟人类听觉系统音调感知功能,在跨通道累加自相关处理方法的基础上,增加了神经系统在感知时的时间连续性模拟,由于对空间和时间分布的信息的综合累加作用,使所提的方法不仅能提取出淹没在各种噪音下的语言信号的基音信息,而且能够判断所处理信号是否由重叠语言信号构成,并进一步提取出叠在一起的独立的基音信息.初步的实验结果证明了所提模型的有效性.     

豚鼠脑干听觉诱发反应的分析及建模初探

本文运用系统建模的方法,在时域和频域中分析了听觉脑干诱发反应(ABR)和听觉频率跟随反应(FFR)的实验数据,讨论了此两种反应之间即相联系又相独立的关系,及两种反应对刺激信号的线性和非线性关系。用单纯型最优化方法,对其参数进行辨识,建立一个线性传递函数和非线性函数及脉冲函数组合的模型。 整个模型在计算机上进行模拟,模拟的结果与FFR和ABR记录的数据相符。     

生后早期听觉剥夺、经验改变大鼠听皮层NMDA受体NR2B蛋白表达

应用蛋白质印迹检测技术,研究早期听觉剥夺、经验对大鼠听皮层NMDA受体NR2B蛋白表达的影响.结果表明,听觉剥夺使生后14天龄组和28天龄组动物听皮层NR2B蛋白表达水平明显下降(P<0.05,P<0.01),听觉剥夺7天后再给予纯音暴露则又使NR2B表达水平明显提高(P<0.05),呈现双向调节趋势.听觉剥夺和纯音暴露对生后42天龄组大鼠听皮层NR2B表达不再产生明显调节作用(P>0.05).结果提示,在大鼠生后发育关键期,听觉剥夺、经验可改变听皮层NMDA受体NR2B蛋白表达水平.研究结果为研究感觉功能发育可塑性的机制提供了重要实验资料.     

雏鸡听觉印记学习

雏鸡听觉印记学习是研究新生个体在早期发育阶段学习与记忆形成的神经机制的良好实验模型.听觉刺激对印记学习有很好的强化作用,作用效果依赖于频率、强度和持续时间等声音特征.从声音的选择、听觉刺激所引起的分子水平和组织水平改变等方面综述雏鸡听觉印记学习的研究进展.     

细胞信号网络功能鲁棒的简并性拓扑特征

细胞信号网络对于外界环境的干扰表现出优良的鲁棒性,但是其维持功能鲁棒的内在机制尚未明确,本文研究了细胞信号网络功能鲁棒性的拓扑特征。选择布尔网络模型模拟细胞网络的动态行为,利用网络节点状态的扰动模拟外界环境干扰。基于演化策略探寻不同网络拓扑的功能并分析其在干扰环境下的鲁棒性,采用埃德尔曼提出的基于信息论的计算方法评估网络拓扑的简并度、冗余度和复杂度等拓扑属性,对比分析它们与功能鲁棒度的相关性及作用机理。结果显示,在网络模型的演化过程中,其拓扑简并度与功能鲁棒度显著正相关,相关性水平高于拓扑冗余度与鲁棒度的相关性。并且,随着鲁棒度的提升,网络的节点数和复杂度也随之升高,同样简并度与网络的节点数和复杂度的相关性高于拓扑冗余度与网络的节点数和复杂度的相关性。这说明增加的网络节点以简并的方式同时提高了网络拓扑的鲁棒度和复杂度。因此,细胞网络功能鲁棒性的拓扑特征是简并而不是冗余,简并为解决生物系统的复杂问题提供了有效手段,为人工系统的可靠性设计提供有益的借鉴。     

听觉模型研究的意义与现状

当今,生命科学正以全新的姿态,渗透和影响其它领域。随着信息化社会的发展,生命科学在信息科学领域受到了最为迫切的期待,脑和神经系统的信息加工和信息处理方式已成为信息科学家们着力研究的对象。语音信息处理是信息科学的重要组成部分。这一领域的研究人员正试图将计算机语音识别逼近人类听觉,而听觉模型研究就是通往这一目标的一条途