动物的听觉系统准确的反应外界声音信息对于动物体的生存具有至关重要的作用。外界的声音本身包含着两方面的信息，第一即声音本身所具的特性，如频率，声强，持续时间等。第二即声音的来源问题，如声音所在位置相对于动物体的方位角。动物体需要在同一时间对这些复杂信息进行编码，这一过程是如何完成的一直都是神经科学领域最具活力的研究课题之一。 听觉系统对于频率的编码最为人熟知的工作是伯克西在上世纪50年代提出的行波理论。这一理论认为，基底膜的不同部位响应不同频率：基底膜底部响应高频，基底膜的顶部响应低频。基底膜这种对频率响应的部位选择性被称为耳蜗拓扑地形（cochleaotopographic）组构。听觉传导通路上每一神经元都具有特征频率（characteristic frequency，CF，即神经元的最敏感频率，也就是神经元产生反应所需最小声强的声音频率）或最佳频率（best frequency，BF，即神经元对某一强度反应最大的声音频率）。听觉传导路上不同水平或核团神经元的CF或BF也存在着频率表达的拓扑结构。这种从外周到中枢各级的频率拓扑结构提示，听觉系统可能是通过平行级层投射的方式进行信号处理的。 由于基底膜各点具有带通滤波特性，所以要证明听觉系统的平行投射假说，就需首先证明听觉神经元对刺激频率的反应也有带通滤波特性。 为了证明听觉系统具有这种带通过滤波特性，首先需要找到一个准确的神经元特征来作为分析指标。某一声刺激诱导神经元发放动作电位，通常情况下动作电位发放数（SC，Spike Count）或数率（SR，Spike Rate）被作为测量神经元反应特性的指标。而过去15年里，越来越多的观点支持感觉系统对刺激的编码可能更多的是由神经元放电的时间模式而并非或者更少地由神经元的发放率表征。神经元动作电位潜伏期在工作一个很小的范围波动，相对于神经元发放率，潜伏期编码信息更为经济。 因此本研究在小鼠下丘用在体细胞外记录的方法记录听觉神经元对声音刺激的反应。将一约1．5cm长的平头金属钉用牙科水泥垂直粘在小鼠头骨表面。在下丘部位的头骨钻孔，暴露下丘部位的脑组织。其后将动物置于一泡沫塑料制成的模子中用弹性绷带固定，然后模子悬于金属支架上。保持动物双耳不被遮挡以接受自由场声刺激。通过Tucker-Davis Technology系统3来改变声音刺激及记录动物脑组织放电。确定单神经元发放模式后，通过改变短纯音声刺激的频率和强度来测定神经元的CF和最小阈值（minimum threshold，MT）。接着用不同的频率-强度短纯音和双频声进行声刺激扫描，采集声刺激诱发的动作电位波形、数目和峰电位延时。刺激过程中，通过Brainware适时监测动作电位发放率与频率或声强的关系，刺激后放电直方图（post-stimulus time histograms，PSTH），动作电位波形。离线后，首先计算出第一动作电位的平均延时（FSL），而后对不同频率下FSL与声强的关系进行分析。 先假设一个神经元主要接受来自基底膜上一个部位的反应，这部位的共振频率相当于该神经元CF。这一部位对非CF频率声音的反应取决于这一部位对其它频率声音的滤波作用。神经元FSL可以准确地反应某一频率下声音强度的变化，表现为FSL-声强反应曲线。神经元对不同频率反应的FSL-声强反应曲线经时间和强度等效（即曲线经上下和水平移）后可以完全重叠。上下移代表频率反应通道改变，水平移代表神经元阈值改变或滤波作用。只有水平移的代表单通道滤波的特性。平移值记为AdB，据公式Percentage=10 △dB/20+2算出滤过率，即非CF声音幅度经CF中心频率滤波后的有效声音幅度百分比。据此百分比值将双频声中非CF频率成分标准化为CF下声强，进而将双频声从数值上还原成CF下的声强值。再作出FSL-声强曲线并与CF刺激下引起的FSL-声强曲线比较。两者能完全重合的为单通道特性，不能重合的说明神经元接受来自多通道的投射，多通道间表现为易化或抑制作用。本实验记录到43个神经元，22为单峰神经元，其中14个神经元的延时反应具有单通道滤波特性。 研究结果提示了，听觉高级中枢的神经元的延时反应编码频率方式显示出了单通道的滤波特性，亦即非CF的任意频率的幅度可以转换成CF下的有效幅度。而这可能是通过基底膜的滤波特性来实现的。这一研究结果为听觉系统平行级层投射的信号处理方式的假说提供了更进一步的实验证据。