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尽管复杂声环境下大脑听皮层神经元对声音空间信息的编码已有不少研究,但这些研究大多是在背景噪声条件下研究听皮层神经元在复杂声环境下的听空间感受野,而对前掩蔽噪声下大鼠初级听皮层神经元听空间感受野的研究却鲜有报道,对于掩蔽声的强度对大鼠听皮层神经元空间感受野的影响更是少有研究。本研究在实验室以往研究的基础上,运用神经电生理学方法,在自由声场中,研究大鼠初级听皮层神经元对声音空间信息编码的特性,并且分析了不同强度的前掩蔽噪声对大鼠听皮层神经元空间信息编码的影响。主要结果如下:
1大鼠初级听皮层神经元对声音空间信息的编码特性在大鼠初级听皮层,考察了90个神经元在信号声单独存在条件下的听空间反应域。分析了大鼠听皮层神经元的听空间反应域特性,同时分析了反应域内部放电数和首次发放潜伏期的相互关系。结果表明,在信号声单独存在的条件下,根据听皮层神经元的空间反应域类型,将神经元分为对侧偏好型(63.3%),中间偏好型(20.0%),同侧偏好型(3.3%),全向型(2.2%)和复杂型(11.1%)。大多数神经元(87.4%)对来自偏好听空间方位的声刺激反应的放电数较多,潜伏期较短,对来自非偏好空间方位声刺激反应的放电数较少,潜伏期较长,同一空间方位内的放电数和潜伏期呈显著负相关。这些结果与本实验室以往的研究结果相似。本研究同时分析了神经元的特征频率与反应域类型,以及反应域内部放电数和平均首次发放潜伏期的相关性与神经元的反应域类型之间的关系。在本研究条件下我们发现,无论是神经元的特征频率,还是放电数与潜伏期之间的相关性,与神经元的反应域类型均不存在相互关系。由此,我们推测,初级听皮层神经元听空间反应域内部的梯度结构以及放电数和首次发放潜伏期的关系是初级听皮层神经元对特定声音反应的一种特性,神经元可能通过听空间反应域内部的梯度结构以及反应域内部放电数和潜伏期的共同参与来实现对声源方位的编码。
2前掩蔽噪声对大鼠初级听皮层神经元空间信息编码的影响在大鼠初级听皮层上,考察了72个神经元在安静条件下和在不同强度前掩蔽噪声条件下的听空间反应域。分析了在不同强度的前掩蔽噪声条件下,皮层神经元对声刺激反应的放电数和平均首次发放潜伏期的变化。并进一步分析了在前掩蔽噪声条件下,神经元对来自不同空间方位声刺激反应的放电数和平均首次发放潜伏期之间的关系。同时分析了在前掩蔽噪声条件下,神经元的听反应中心的变化。以上研究结果表明,在前掩蔽噪声条件下,绝大多数(87.5%)神经元听空间反应域的面积减小,并伴随着放电数的减少和平均首次发放潜伏期的延长,提高前掩蔽噪声的强度,神经元听空间反应域的面积进一步减小。在仅有信号声条件下,大多数(84.7%)神经元听空间反应域中的放电数和平均首次发放潜伏期呈显著负相关。同样,在前掩蔽噪声条件下,多数(76.4%)神经元听空间反应域中的放电数和平均首次发放潜伏期也呈显著负相关。提高掩蔽声的强度,仍有多数(65.3%)神经元听空间反应域中的放电数和平均首次发放潜伏期依然保持显著负相关。与信号声单独作用相比,在前掩蔽噪声条件下,绝大多数(94.8%)神经元反应中心的偏移在水平方位和竖直方位均不超过30°,这些神经元在前掩蔽噪声条件下空间反应域的最佳位置能够保持相对稳定,对来自偏好方位声刺激的放电数仍然维持最大。提高掩蔽声的强度,仍有多数(79.3%)神经元空间反应域的最佳位置维持相对稳定。由此,我们推测,复杂声环境下,初级听皮层神经元可能通过调节听空间反应域内部放电数和首次发放潜伏期的大小,维持其内部原有的梯度结构,来实现对声源方位的编码。