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哺乳动物中脑下丘(inferior colliculus,IC)是中枢听觉传导通路中的一个重要的中继站和皮质下听觉信息加工和整合中心。本实验室先前在恒频-调频(constant frequency-frequency modulation,CF-FM)蝙蝠IC的研究中发现,神经元对行为相关的CF-FM声刺激可产生单反应(single-on,SO)和双反应(double-on,DO)。由于CF-FM蝙蝠可借助所发出的CF-FM叫声中的CF成分及FM成分来获取不同的环境信息,如与靶物的相对飞行速度、距离、质地等。神经元对CF-FM信号的不同反应模式意味着在回声定位行为方面的作用不同,通过研究影响SO和DO神经元反应模式的某些因素,则有助于进一步认识蝙蝠的回声定位和哺乳动物的听觉行为。本研究采用自由声场刺激和在体细胞外记录(extracellular recording),在普氏蹄蝠(Hipposideros Pratti)IC探讨了 SO与DO神经元在CF声前掩蔽作用下对不同声信号的探测和频率调谐,获得的结果如下:(1)共记录到216个神经元,其中SO神经元170个(170/216,78.7%),DO神经元46个(46/216,21.3%)。所有的DO神经元均对2 ms的FM声反应;而仅有65.9%(112/170)的SO神经元对FM声反应。且DO神经元对FM声反应的潜伏期要显著小于SO神经元(10.3±3.7 vs 12.3±4.6 ms,P<0.01),发放率也要显著高于SO神经元(72.0±39.3 vs 48.8±35.7,P<0.001)。这些结果提示DO神经元要比SO神经元有更强的处理FM声成分的能力。(2)在双声刺激下,SO与DO神经元对不同探测声(CF或FM)的反应达到最大值的50%时的声间隔(Gap)值不同。当探测声为CF声时,SO与DO神经元的 50%Gap 值之间无显著差异(58.4±52.3 vs 34.4±41.3 ms,P>0.05);而当探测声为FM声时,SO神经元的50%Gap值要显著大于DO神经元(83.6 ± 56.8 vs 16.1 ± 37.2 ms,P<0.001)。这些结果提示两类神经元反应模式的形成,与其对CF声成分反应后的抑制时程以及FM成分诱发的兴奋性输入之间的时相整合有关。(3)在离子电泳导入γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)A受体拮抗剂荷包牡丹碱(bicuculline,BIC)至记录神经元期间,可使神经元对FM声反应的发放数增加,并且在给CF前掩蔽声条件下,使得对FM声反应达到最大值的50%时的Gap值缩短。这些结果提示GABA能抑制性输入可调控两类神经元对FM声信号的探测能力。(4)SO与DO神经元对不同扫频范围的FM声的反应及频率调谐(frequency tuning,FT)存在差异。SO对FM声的反应可表现为三种类型:Ⅰ型,全频带敏感型神经元(All frequency band sensitive neurons)(N=51,34.9%),Ⅱ型,窄频带敏感型神经元(Narrow frequency band sensitive neurons)(N=44,30.2%),Ⅲ型,非敏感型神经元(Non-sensitived neurons)(N=51,34.9%)。DO神经元则均为Ⅰ型(N=37,100%)。Ⅰ型SO与DO神经元的FT曲线(curve)阈值上10和30 dB带宽(BW10,BW30)之间均无显著性差异(29.1 ± 16.8vs 19.9±13.5 kHz,P>0.05;31.8±17.3 vs 31.6±15.3 kHz,P>0.05);而Ⅱ和Ⅲ型 SO 神经元的 FT与 DO 相比,其 BW10(Ⅱ 型,5.2±3.2 vs 19.9±13.5 kHz;Ⅲ型,4.1±3.6 vs 19.9±13.5 kHz)和 BW30(Ⅱ 型,12.1±9.7 vs 31.6±15.3 kHz;Ⅲ 型,5.9 ±5.6 vs 31.6±15.3 kHz)均显著小于DO神经元(P<0.001)。这些结果提示DO神经元要比SO有更宽的FT范围,意味着可接受更广泛的频率激活的兴奋性输入,适宜对各扫频范围的FM声产生反应;而SO神经元的FT曲线类型多样,对单独FM声反应也多样,暗示FM激活的输入对CF成分的反应可能具有调制作用。本研究再次表明,SO神经元只对CF-FM刺激的CF成分反应,使得它们可专注于回声CF频率发生的任何变化,既可用于在发声中做多普勒频移补偿(Doppler-shift compensation,DSC),也可比较并探测加载在CF上的由昆虫wing beat引起的“glint”频率变化,用于识别昆虫。DO神经元能分别对CF-FM刺激的CF和FM成分反应,其中FM的on反应也相当于是CF的off反应,因此,CF与FM反应之间的时间间隔可能用于测量CF的时程,并作为标签参数用于识别自身发声的回声,另一方面还可作为参考信息反馈至发声中枢,用以调控后续的发声时程;此外,对FM声成分的分析可获取靶物的距离及质地等方面的细节信息。