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调频声(frequencymodulation,FM)作为一种宽带声信号,广泛存在于动物声通讯信号和人类语言声中。先前所做的有关FM声调制方向选择性的研究,大多在蝙蝠等动物上采用细胞外记录方法和神经药理学的方法,难以观察到神经抑制如何在突触部位作用而定型听中枢经元的FM声调制方向选择性的。因此,本研究采用在体细胞内记录方法,研究了浅麻醉状态下小鼠(Musmusculus,Km)IC(inferiorcolliculus,IC)神经元对固定声强的不同频率(1~48kHz)的纯音,以及固定声强和调制范围(1~48kHz/48~1kHz)的上扫和下扫FM声刺激的反应。 实验共记录到80个IC神经元,其中66个神经元获得了完整数据。这些神经元的记录深度(depth)、最佳频率(bestfrequency,BF)和静息电位(restingpotential,RP)范围分别为:438~1837(1172.9±316.5)μm、2~46(18.4±10.7)kHz和-88~0(-25.5±21.3)mV。 研究结果显示:1.根据神经元对不同调制方向的FM声刺激的反应和计算出的神经元的FM声方向选择性指数(directionalselectivityindex,DSI),将神经元分为3类:(1)FM声上扫选择性(up-selective)神经元(DSI>0.33,n=20,30.3%);(2)FM声下扫选择性(down-selective)神经元(DSI<-0.33,n=19,28.8%);(3)无方向选择性(non-selective)神经元(-0.33<DSI<0.33,n=27,40.9%)。以上3种类型的神经元又根据各自对FM声刺激引起的膜电位的变化形式,分为3种亚型,即分别以IPSP、EPSP和AP表征神经元的FM声方向选择性。2.在双声刺激模式下,研究了on-BF纯音对神经元下扫方向选择性的影响,结果显示当间隔较小(gap=0、5、10ms)时,下扫FM声不能诱发神经元产生反应;随着间隔逐渐增大(gap=40、80ms),神经元对其反应表现为EPSP,随后反应恢复为AP发放。3.FM声调制方向选择性(上扫或下扫)神经元对两种不同方向FM声刺激反应的AP发放数和局部电位的幅度、时程、上升时间和衰减时间均有显著性差异(p<0.05),而神经元对BF纯音和偏好方向FM声反应的AP发放数和局部电位的幅度和时程无显著性差异(p>0.05);对FM声调制方向缺乏选择性或无方向选择性的神经元,其对BF纯音的反应要好于任一调制方向的FM声刺激;比较分别以突触后电位(PSP)幅度和AP发放数表征神经元FM声方向选择性的指数,结果显示FM声选择性神经元的AP-DSI的平均值约为PSP-DSI的平均值的2倍,而无方向选择性神经元的|AP-DSI|的平均值与|PSP-DSI|的平均值相当。 上述结果表明,IC神经元对FM声的方向选择性可以通过突触局部电位幅度和AP发放数来表征,由不同调制方向的FM声激活的突触输入可见,边带抑制(side-bandinhibition)直接参与了定型听中枢神经元的FM声调制方向选择性;而on-BF诱发的抑制性突触输入则可以显著地影响神经元的FM声调制方向选择性。因此,本实验结果提示这两种抑制性的突触输入可能是神经元FM声扫频方向选择性的机制。