荷包牡丹碱和马钱子碱对小鼠皮层及下丘听神经元声反应潜伏期的影响

频率和强度是声音的两个重要参数,通常以听觉神经元动作电位发放频次编码这两个参数 . 研究表明,声反应潜伏期也可编码声音频率和强度,但尚不清楚潜伏期编码这两个参数究竟发生于哪一级听觉核团 . 如果声音参数由同级中枢编码,则这样的编码方式可能发生改变 . 反之,如果编码方式未发生变化,则意味着声音信息是由低位神经元编码的 . GABA 和甘氨酸 (Gly) 是听中枢普遍分布的抑制性递质 . 通过施加它们的拮抗剂荷包牡丹碱和马钱子碱,观测小鼠皮层和下丘听觉神经元声反应潜伏期的变化 . 结果表明,由反应潜伏期表征声音频率和强度的关系不因 GABA 和 Gly 作用的改变而发生变化,提示频率和强度与反应潜伏期之间的编码关系可能是由低位听神经元编码并向上传递的,而不是在同级中枢 ( 皮层或下丘 ) 完成的 .     

Bicuculline对小鼠中脑下丘听神经元

采用微电泳技术考察了GABAA受体拮抗剂荷包牡丹碱（bicuculline）,对小鼠中脑下丘听神经元强度-放电率曲线、频率调谐曲线和听空间反应域的影响。结果表明,微电泳bicuculline使听神经元的放电率显著提高,多数神经元的强度-放电率曲线变为单调型;听神经元频率调谐曲线加宽,并且对曲线上部的作用更加明显;听神经元的听空间反应域增大,方向敏感性降低。实验结果提示了GABA能抑制在下丘听信息处理中的重要作用。     

Bicuculline对小鼠中脑下丘听神经元反应特性的影响

采用微电泳技术考察了CABASA受体拮抗剂荷包牡丹碱(bicuculline),对小鼠中脑下丘听神经元强度－放电率曲线,频率调谐曲线和听空间反应域的影响,结果表明,微电泳bicuculline使听神经元的放电率显著提高,多数神经元的强度－放电率曲线变为单调型,听视经元频率调谐曲线加宽,并且对曲线上部的作用更加明显,听神经元的听空间反应域增大,大向敏感性降低,实验结果提示了GABA能抑制在下丘听信息处理中的重要作用。     

菊头幅出生后下丘听神经元反应特性的演化

实验在出生后1周到6周的幼年和成年鲁氏菊头蝠(Rhinolophusrouxi)上进行。结果发现,出生第1周的动物下丘听神经元对超声刺激反应的最佳频率低,潜伏期长,阈值高。它们的平均值分别为:31.24±14.08千赫,16.56±3.83毫秒和74.24±6.22dB。同时,调谐曲线宽阔,Q10-dB值小,其均值为2.34±0.96。随着周令增长,上述特性逐渐改变。到第6周时,最佳频率的均值发展到70.16±19.16千赫,最佳频率分布峰值也移至75—85千赫的高频段,反应潜伏期均值降至8.12±1.86毫秒,阈值均值降至32.82±26.36dB,已出现相当多具有非常陡削调谐曲线的神精元,Q10-dB值在20以上者占到80％,有的高达100以上,已接近成年动物。     

弱噪声对小鼠下丘神经元频率调谐的影响

为探讨弱噪声对小鼠 (MusmusculusKm)中脑下丘 (inferiorcolliculus ,IC)神经元声信号提取的影响 ,采用单位胞外记录方法 ,研究了加入弱白噪声 (强度相当于纯音阈强度下 5dB)前后神经元频率调谐曲线的变化。实验共记录到 10 4个下丘神经元 ,测量了 32个神经元的频率调谐曲线。结果显示 :①弱噪声条件下神经元的频率调谐曲线表现出 3种类型 ,即锐化 (34 4 % ,11/ 32 )、拓宽 (18 8% ,6 / 32 )和不受影响 (4 6 9% ,15 / 32 ) ,其中锐化呈现有意义的变化 ;②频率调谐受弱噪声锐化的神经元 ,其Q10 、Q3 0 平均分别增大 (34 4 2±17 0 4 ) % (P =0 0 2 6 ,n =11)和 (4 6 34± 2 2 88) % (P =0 0 0 9,n =7) ,且Q3 0 变化率大于Q10 ;③弱噪声对调谐曲线的高、低频边锐化度不一 ,神经元低频边的反转斜率基本不变 [由 0 16± 0 0 8变为 0 16± 0 0 7kHz/dB (P =0 94 7,n =7) ],而高频边明显下降 [由 0 5 2± 0 2 5下降为 0 2 6± 0 13kHz/dB ,平均减小 (4 3 81±2 4 0 6 ) % ,(P =0 0 4 6 ,n =7) ]。上述结果表明 ,弱噪声可锐化小鼠IC神经元频率调谐 ,并强化神经元的声信号高频分析能力     

菊头幅出生后下丘听神经元反应特性的演化

实验在出生后1周到6周的幼年和成年鲁氏菊头蝠(Rhinolophusrouxi)上进行。结果发现,出生第1周的动物下丘听神经元对超声刺激反应的最佳频率低,潜伏期长,阈值高。它们的平均值分别为:31.24±14.08千赫,16.56±3.83毫秒和74.24±6.22dB。同时,调谐曲线宽阔,Q10-dB值小,其均值为2.34±0.96。随着周令增长,上述特性逐渐改变。到第6周时,最佳频率的均值发展到70.16±19.16千赫,最佳频率分布峰值也移至75—85千赫的高频段,反应潜伏期均值降至8.12±1.86毫秒,阈值均值降至32.82±26.36dB,已出现相当多具有非常陡削调谐曲线的神精元,Q10-dB值在20以上者占到80％,有的高达100以上,已接近成年动物。     

昆明小鼠下丘神经元对调频声的反应

尽管昆明小鼠下丘神经元对纯音的反应已有深入研究,但其对调频声的反应情况却未见报道。本研究在自由声场条件下,采用单单位细胞外记录方法,观察了昆明小鼠下丘神经元对调频声刺激的反应情况。根据神经元对调频声及纯音反应的阈值差异,所记录的99个下丘神经元可分为三种类型:对调频声刺激反应的阈值低于纯音的为Ⅰ型(57/99,57.6%),二者阈值相当的为Ⅱ型(12/99,12.1%),而纯音阈值低于调频声的为Ⅲ型(30/99,30.3%)。与Ⅲ型神经元相比,Ⅰ型神经元具有较低的CF和Q20dB(P<0.05和P<0.001)和较高的RB20dB(P<0.05)。通过分析下丘神经元对上、下扫时发放数的差异,发现有36个(36/99,36.4%)神经元表现出方向选择性,其中22个(22/99,22.2%)为上扫敏感,其余14个(14/99,14.2%)为下扫敏感,且上扫敏感性神经元比下扫敏感性神经元在Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型神经元中有更广的分布范围。通过比较发现,Ⅰ型神经元和方向选择性神经元的特征频率都非常集中地分布在10kHz-20kHz范围内(77.2%和83.3%)。此外,对其中24个神经元采取了不同调制速度的调频声刺激,大多数(15/24,62.5%)神经元对快调频声反应最为敏感,并且随着调制速度的升高,方向选择性神经元的比例有下降趋势(45.8%vs41.7%vs33.3%)。上述结果提示,昆明小鼠下丘神经元能有效处理调频声刺激,且具有方向选择性的调频声在昆明小鼠的声通讯中占有重要地位。     

小鼠下丘神经元声反应的性别差异

采用自由声场的纯音短声刺激研究昆明小鼠下丘神经元听反应特征的性别差异。结果表明,①下丘神经元放电形式雌性以相位型为主,雄性以持续紧张型为主,且持续紧张型出现率存在明显的性差(P<005);②最佳频率分布雌雄都主要集中在10～20kHz,而潜伏期分布雌性较雄性集中;③最小阈值分布雌性主要集中于40～63dBSPL,而雄性无明显的集中区;④神经元最大发放雌性明显高于雄性(P<001);⑤脉冲发放函数和潜伏期函数的类型雌雄相同,但非单调型潜伏期函数出现率雄性明显高于雌性(P<001);⑥小鼠下丘神经元频率调谐曲线被分成五类,各类出现率在雌雄间无明显差异,但宽阔型频率调谐曲线百分率雌性明显高于雄性(P<005),且雌性频率调谐曲线高频边反转斜率明显高于雄性(P<005)。因此提示,雌雄小鼠下丘神经元声反应特征存在一定的差异。     

普通伏翼蝠下丘神经元基本声反应特性

自由声场条件下,采用单单位胞外微电极记录方法,研究了普通伏翼蝠(Pipistrellusabramus)下丘神经元基本声反应特性。结果发现,在所得的65个下丘神经元中:特征频率在18.9~76.7kHz(42.94±11.29)之间,最小阈值在29.1~80.1dBSPL(58.65±12.62)之间,潜伏期在3.1~10.4ms(6.10±1.47)之间;特征频率随记录深度的增加而增大,与最小阈值之间没有显著相关性;发放类型包括相位型(73.85%)、梳齿型(15.38%)和紧张型(10.77%)3种基本类型;频率调谐曲线均为开峰型,多数神经元(72.30%)调谐曲线较宽阔,少数(27.70%)较狭窄,并且多数神经元的频率调谐曲线高频边比低频边陡。     

小鼠下丘听觉神经元的方位角灵敏度

声源定位是听觉系统的主要功能之一。下丘作为听觉中脑的重要组成部分,在声源定位的过程中起到非常重要的作用。应用胞外记录方法研究小鼠下丘神经元对自由声场内不同方位声刺激的调谐特性。实验记录了100个下丘神经元,根据神经脉冲发放数与声源方位角关系曲线、最佳方位角(best azimuth, BA)位置和优势方位角范围(preferred azimuth range, PAR),可将其分为4类:对侧极大型神经元占79%,PAR为52.3°;双峰型神经元占14% ,PAR为68.0°;全向型神经元占5%,PAR为169.6°;同侧极大型神经元占2%,PAR为66.5°。实验结果说明,小鼠下丘神经元对方位角有很好的表达,对声源方位有选择性,并表明声音的方位信息在下丘进行了加工整合。本文还就下丘神经元方位编码的机制进行了探讨。     

大鼠下丘神经元对重复刺激适应性的时频表征

自由声场下,通过给大鼠不同刺激呈现率（presentation rate,PR）的重复声刺激,用钨丝单电极记录神经元的放电信号,系统分析了下丘神经元对重复刺激的表征特性。作为发放率表征的刺激后脉冲发放数（spike count,SC）随着刺激重复不断减少,作为时间表征的首次发放潜伏期（first spike latency,FSL）逐渐延长,时间过程均呈指数形式变化。起始型神经元FSL 的时间常数大于SC,在FSL上呈现慢适应;持续性神经元FSL 的时间常数小于SC,在SC 上呈现慢适应。随着刺激呈现率PR 的增加,过渡过程的时间常数缩短,稳态SC减少,
稳态FSL延长。稳态SC 和FSL与PR呈对数线性关系,SC 的线性度更高。下丘神经元的适应性能够提高对新奇刺激的响应能力,为皮层下检测异常信息提供了可能。     

持续与间断噪声前掩蔽条件下小鼠下丘神经元的不同反应模式

有关听中枢神经元纯音前掩蔽效应的神经表征已进行了大量研究,但是,噪声前掩蔽尤其是间断噪声前掩蔽效应的神经表征却鲜有报道。本研究观察了自由声场条件下,昆明小鼠下丘神经元在持续与间断噪声前掩蔽条件下对纯音探测声的反应。共记录到96个下丘神经元,测量了其中51个神经元在不同声刺激条件下的强度一放电率函数。结果显示,掩蔽声强度分布较广（探测声阈下21dB至阈上19dB之间）。在将近一半的神经元中,间断噪声的前掩蔽效应比持续噪声强（Ⅰ型,45．10％,P〈0．001）,但也有少数神经元其间断噪声的掩蔽效应较持续噪声的弱（Ⅲ型,17．65％,P〈0．001）,部分神经元无显著性差异（Ⅱ型,37．25％,P〉0．05）。无论Ⅰ型还是Ⅲ型神经元,持续噪声和间断噪声均在探测声强度较低时产生较强的抑制效应,随着探测声强度的升高,抑制效应逐渐降低（P〈0．001）;同时,持续噪声和间断噪声之间前掩蔽效应差异亦不复存在（P〉0．05）。此外,当掩蔽声由持续噪声换为间断噪声后,部分Ⅰ型神经元掩蔽时相的类型发生转变,其中最主要的转变为由前期抑制转变为均衡抑制（53．85％,7／13）。对下丘神经元声反应的时间域以及强度域,持续与间断噪声具有分化性前掩蔽效应,提示噪声前掩蔽并非简单的神经元发放压抑源,某些主动性神经调制机制可能参与了噪声条件下时相声信息的编码过程。     

不同时程弱前掩蔽声对小鼠下丘神经元声反应的选择性抑制

自由声场条件下,以强度为神经元最小阈值阈上5dB,时程分别为40、60、80和100ms的纯音作为前掩蔽声,观察和记录了不同时程弱前掩蔽声对小鼠（Musmusculus Km）下丘神经元发放和声强处理的影响。实验记录到154个神经元,对其中的104个神经元做了不同时程掩蔽声影响的测试。结果发现：掩蔽声对神经元放电率的抑制作用在时间上表现为前抑制（41％）、后抑制（9％）和全抑制（50％）三种类型。改变掩蔽声时程时,大部分神经元（72％）的抑制类型不发生改变,但少部分神经元（28％）随掩蔽声时程的增加,大量的后抑制类型转变为前抑制或全抑制类型。此外,超过一半的神经元（58．06％）其强度．放电率函数曲线随掩蔽声时程的改变而发生转变,主要表现为单调型向饱和型转变及饱和型向非单调型转变,这种转变并不随掩蔽声时程增加表现出规律性的变化。结果表明,前掩蔽作用于下丘神经元声反应的时间域和强度域时具有不均衡性,推测不同时程弱前掩蔽声激活的抑制性输入能分化性调制下丘神经元声反应特性。     

电刺激蝙蝠小脑对下丘神经元听反应的影响

实验在34只长翼蝠(Miniopterus schrebersi)上进行.使用玻璃微电极在中脑下丘中央核记录听神经元电反应.电刺激点分别位于小脑蚓部、半球和绒球小结叶共观察了515个对超声刺激产生反应的下丘听神经元.当电刺激小脑时,有171个(占33.2%)神经元听反应受到影响.其中126个(占24.5%)表现为抑制,45个(8.7%)表现为易化.抑制效应表现为神经元所反应放电频数降低和反应潜伏期延长.易化效应则相反.抑制与易化潜伏期一般都在6毫秒以上.抑制效应与电刺激强度、声刺激强度以及声刺激和电刺激的时间间隔有关.抑制和易化性影响都是双侧性的.     

幼小蝙蝠下丘神经元的听反应特性

实验在出生6—8天的8只幼龄鲁氏菊头蝠(Rhinolophus rouxi)上进行。使用玻璃微电极记录中脑下丘听神经元对超声信号的反应。共观察了162个听单位,它们对超声反应的最佳频率分布范围为25.8—60.9千赫,多数集中在43.0—47.0千赫。反应的潜伏期在6.0—38.0毫秒,平均为15.4±5.2毫秒。反应的最低阈值在25—84dB,平均为69.8±10.3dB.这些神经元对超声刺激的调谐曲线都较宽阔,故Q10-dB值都较小。当微电极由下丘表面垂直下插时,所记录到的神经元的最佳频率与记录深度之间不存在相关关系,即没有音调筑构现象。听神经元的这些特性与同种成年动物构成显著差异。     

基于多尺度的小鼠ECG信号复杂性与特征频率研究

已有的生理信号非线性分析仅研究了信号在单一采样频率下复杂度的差异.分析认为,可通过一个频率尺度因子寻找与生命活动密切相关的多重分形特性谱参数,该参数对生理、病理活动状态具有敏感性.通过小鼠药物实验模拟不同的生理和病理条件,研究并分析了健康小鼠与不同加药组小鼠心电图（electrocardiogram,ECG）信号的质量指数谱曲率随尺度因子分布,确定该信号复杂度最强、同时对疾病最敏感的特征频率范围,并得出心跳频率、心跳动力学复杂度以及ECG信号最敏感频率范围的内在联系.结果表明,在某一尺度因子范围内,小鼠ECG信号的质量指数谱曲率绝对值最大,并且这个最大值所在的尺度因子（或频率）范围不随计算的数据长度和最大粗粒化尺度因子的变化而改变.小鼠心率与其心跳动力学非线性复杂度之间并无直接联系,只与能够表达该动力学复杂度的ECG信号最敏感的频率范围有关.与心跳动力学复杂度有直接联系的是心脏健康状况,这两者在一定尺度因子范围内正相关.随着小鼠心跳频率升高,该ECG信号的敏感频率范围段也随之向高端移动.     

大棕蝠下丘听神经元频率调谐的方向敏感性

实验在8只大棕蝠(Eptesicusfuscus)上进行.选取了5个声源方位记录部位对侧80°(C-80°)、40°(C-40°)、0°和同侧40°(I-40°)、80°(I-80°).下丘听神经元的频率调谐曲线的形状有三种V型、封闭型和U型.以C-40°的频率调谐曲线为对照,声源方位改变时,多数神经元频率调谐曲线的形状和最佳频率不变.多数神经元在声源方位由记录部位对侧转向同侧时,频率调谐曲线的锐度(以QndB值为指标)由小变大;神经元在I-80°、I-40°的QndB值显著高于C-80°、C-40°、0°的QndB值.在所观察的47个神经元中,5个声源方位的最低阈值的平均值有显著差异,由高到低的分布为MTI-80°＞MTI-40°＞MT0°＞MTc-80°＞MTc-40°.我们推测,声源方位对神经元频率调谐特性影响的机制,可能是抑制性和兴奋性输入的比例不同而相互整合的结果.     

早期声音暴露对蝙蝠中脑下丘听神经元频率调谐特性发育的影响

本实验对鼠耳蝠出生后不同时期进行纯音暴露,采用常规电生理不方法研究出生后早期声音暴露出蝙蝠中脑下丘听神经元频率调谐特性发育的影响及影响的临界期。结果表明,出生后第１,３周开始声暴露的实验组,其神经元调于暴露声频段的数量较对照组和出生后第５周开始声暴露的实验组明显增多,且音调筑构出现扭曲,神经元频率调谐曲线的Ｑ１０－ｄＢ值也较高。     

偏离最佳频率的声信号对几内亚长翼蝠下丘神经元的前掩蔽

为探讨偏离神经元最佳频率(best frequency,BF)的声刺激对下丘神经元的前掩蔽效应,实验选用5只听力正常的几内亚长翼蝠(Miniopterus magnater),记录它们的下丘神经元对偏离BF的掩蔽声和探测声(BF)的反应.结果发现,当掩蔽声向高或低频方向偏离神经元的BF时,掩蔽效应逐渐降低.根据计算出的...     

菲菊头蝠的下丘神经元基本声反应特性

自由声场刺激条件下,采用单单位胞外微电极记录方法,研究了一种未被研究过的恒频/调频(CF/FM)蝙蝠———菲菊头蝠(Rhinolophuspusillus)的下丘神经元基本声反应特性,其结果发现,在所得的110个下丘神经元中,发放类型包括相位型(54·5%)、紧张型(25·5%)、持续型(7·3%)、梳齿型(7·3%)和暂停型(5·4%)等5种类型。记录深度在208~1855(829·0±328·1)μm之间,最佳频率在16·7~75·6(38·9±15·7)kHz之间,最小阈值在5~74(34·7±13·6)dBSPL之间,阈上10dBSPL潜伏期在5·0~27·5(15·2±3·9)ms之间。最佳频率随记录深度的增加而增大(r=0·9578,P<0·001);记录的54个频率调谐曲线(FTCs)均为开放型,其中52个为单峰型,2个为双峰型。52个单峰型FTC的Q10-dB值介于1·56~31·61之间,并且大部分是狭窄型(Q10-dB值>5),占69·2%(36/52),少部分为宽阔型(Q10-dB值<5),占30·8%(16/52)。2个双峰型神经元FTC在低频处为宽阔型,高频处为狭窄型,Q10-dB值分别为1·95、8和2·89、6·51。共获得34个神经元的强度-发放率函数(RIFs),可分为单调型、非单调型和饱和型。结合先前所研究的FM蝙蝠———普通伏翼蝠(Pipistrellusabramus)下丘神经元的基本声反应特性,比较分析了CF/FM蝙蝠与FM蝙蝠下丘神经元的声反应差异及其行为学意义。