弱噪声前掩蔽对下丘神经元频率调谐的影响及机制

论文摘要

自然状态下,人或动物经常在充满噪声的环境中探测、辨别、定位声信号,间隔时间很短时,噪声会对后面的声信号产生前掩蔽（forward masking）。先前的研究表明,一定强度的弱噪声掩蔽能提高小鼠（Mus musculus Km）下丘神经元（inferior collicular neurons）的声强敏感性,有利于听觉系统突显和捕捉噪声环境中的声信号。为了进一步探讨不同时程的弱噪声前掩蔽声对下丘神经元频率调谐的影响及其可能的机制,本研究用相当于纯音阈上5dB强度,且不同时程（duration）的弱白噪声（weak white noise）作为前掩蔽声,探讨不同时程的弱噪声前掩蔽声对下丘神经元频率调谐（frequency tuning）的影响及其可能的机制。 实验共获得169个声反应神经元,测量了其中69个神经元的频率调谐曲线（frequency tuning curve,FTC）。当掩蔽声的offset和探测声的onset间隔（gap）固定为40ms不变时,弱噪声前掩蔽使大部分神经元FTC锐化（P<0.01,n=25）,并有随掩蔽声时程的延长而锐化程度增加的趋势（P<0.05）。通过计算FTC的反转斜率（inverse-slope,IS）,发现弱噪声前掩蔽对高频边的抑制率明显高于低频边,大部分神经元的高频边反转斜率(IShigh)减小,且有随掩蔽声时程延长而减小程度加强的趋势（P<0.01）;而低频边反转斜率(ISlow)的变化无规律。掩蔽声还使神经元对探测声反应的最小阈值（minimum threshold, MT）升高（P<0.001,n=31）,且随着掩蔽声时程的延长而升高幅度增大。 调节掩蔽声的offset和探测声的onset间隔,使弱噪声对声信号的抑制率固定为50%,再测量此时神经元对声信号的反应。仍发现弱噪声前掩蔽使大部分神经元FTC锐化（P<0.01,n=22）,并有随掩蔽声时程的延长而锐化程度增加的趋势（P<0.05）;弱噪声前掩蔽对高频边的抑制率明显高于低频边,有随掩蔽声时程延长而抑制加强的趋势（P<0.01）。 对22个受弱噪声抑制的神经元电泳导入γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid, GABA）能受体拮抗剂荷包牡丹碱（bicuculline, BIC）,发现神经元FTC

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1、引言
• 1.1 噪声对听觉系统的影响
• 1.1.1 噪声可导致听觉系统的损伤
• 1.1.2 噪声可用于听觉系统疾病的诊断和治疗
• 1.2 背景噪声中声信号的提取
• 1.2.1 噪声可干扰声信号的检测
• 1.2.2 适当的噪声可突显声信号
• 1.2.3 外周非线性和随机共振
• 1.2.4 中枢神经元的整合机制参与噪声背景下声信号的提取
• 1.3 前掩蔽效应
• 1.3.1 前掩蔽效应的生物学意义
• 1.3.2 前掩蔽效应的机制
• 1.3.3 时间参数对前掩蔽效应的影响
• 1.4 GABA能抑制对神经元频率调谐的影响
• 1.4.1 神经元频率调谐的意义和机制
• 1.4.2 听觉中枢的频率分析及机制
• 1.4.3 GABA对声信号频率的处理
• 1.5 本研究的目的和意义
• 2、材料及方法
• 2.1 动物手术与电极制备
• 2.2 声刺激系统和信号记录系统
• 2.3 记录 IC神经元的声反应和频率调谐曲线
• 2.4 数据分析
• 3、结果
• 3.1 不同时程的弱噪声前掩蔽对下丘神经元FTC的影响
• 3.1.1 掩蔽声与探测声间隔固定为40ms时FTC的变化
• 3.1.2 掩蔽声对探测声抑制率为50%时 FTC的变化
• 3.2 不同时程弱噪声前掩蔽对神经元高低频调谐的影响
• 3.2.1 掩蔽声对探测声间隔为40ms时FTC高低频调谐的变化
• 3.2.2 掩蔽声对探测声抑制率为50%时 FTC高低频调谐的变化
• 3.3 不同时程弱噪声前掩蔽对阈值的影响
• 3.4 导入 BIC去 GABA抑制后神经元 FTC的变化
• 4、讨论
• 4.1 弱噪声前掩蔽使大部分神经元的 FTC锐化
• 4.2 前掩蔽效应随掩蔽声时程的延长而加强
• 4.3 弱噪声前掩蔽对高频边调谐的影响优于低频边
• 4.4 GABA能抑制是弱噪声前掩蔽的重要机制
• 参考文献
• 附录
• 致谢