蝙蝠和小鼠下丘对恒频-调频声信号加工模式的行为相关性和种属特异性研究

摘要

本实验室先前在大蹄蝠(Hipposideros anniger)的听觉中脑—下丘(inferiorcolliculus,IC)的研究显示，神经元对恒频-调频(constant frequency-frequencymodulation，CF-FM)声刺激表现为单反应(single-on,SO)和双反应(double-on，DO)两种模式，但对于FM成分在这两类反应模式中的作用并不清楚。因此，本研究采用在体细胞外单细胞记录方法，研究了CF-FM声中的FM成分对CF成分反应的发放数和潜伏期的影响。另外，该种蝙蝠对CF-FM信号处理的方式是其种属特异性所致，还是为哺乳动物所共有？目前仍不清楚。故采用听觉诱发电位记录与计算机叠加平均技术相结合的方法，比较研究了回声定位蝙蝠—普氏蹄蝠(Hipposideros pratti)（一种恒频-调频蝙蝠）、普通伏翼蝠（Pipistrellus abramus）（一种调频蝙蝠）以及非回声定位动物—昆明小鼠（Mus musculus，Km）IC对CF、FM和CF-FM声刺激的诱发电位反应。获得了下列研究结果:1.在大蹄蝠IC做在体细胞外记录共获得116个SO神经元，37个DO神经元。通过对CF、CF-FM声刺激下两类神经元反应发放数和潜伏期的比较发现:CF后加上FM成分后显著的降低了SO和DO神经元对CF成分反应的发放数，缩短了DO神经元的潜伏期。2.诱发电位记录比较研究结果显示，普氏蹄蝠IC对CF声刺激表现为on-off反应（含2～7个波），且off-反应受记录位点深度、CF声时程、声强、声频率等因素的影响;而对FM声刺激仅产生on-反应（含2～4个波）;对CF-FM声刺激表现为DO反应，且这种加工具有谐波相关性。普通伏翼蝠IC对CF、FM声亦同样仅产生on-反应（含2～5个波），而对CF-FM声则表现为DO反应，对FM声时程（或调制率）具有选择性，表现在反应幅度和潜伏期上。小鼠IC对CF、FM和CF-FM声均只产生on-反应（含2～4个波）。以上结果表明两类神经元可能在捕食的不同时相发挥着不同的作用，这些结果暗示在回声定位和非回声定位哺乳动物中，对声信号的加工处理方面存在种属差异性和特异性，这些特性的形成可能与其听觉行为的演化具有直接的相关性。

目录

声明

摘要

主要词汇缩略表

第一章 研究背景

1．1 不同声刺激模式对听觉中脑下丘神经元反应的影响

1．2 回声定位蝙蝠特化的听觉系统及其行为相关性

1．2．1 回声定位蝙蝠发声信号特征

1．2．2 回声定位蝙蝠特化的听觉系统

1．2．3 CF-FM蝙蝠发声行为对捕食环境的适应

1．2．4 CF和FM成分在CF-FM蝙蝠捕食中的作用

1．2．5 听中枢对CF-FM信号的反应模式及两种声成分间的相互作用

1．3 本研究的目的和意义

第二章 FM成分在大蹄蝠下丘神经元对CF成分反应的发放数和潜伏期中所起的作用——在体细胞外记录

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 实验对象、胞外微电极的制备

2．2．2 给声系统和记录系统

2．2．3 在体细胞外记录神经元的反应

2．2．4 数据处理

2．3．结果

2．3．1 大蹄蝠IC神经元对CF-FM声的两种反应

2．3．2 FM成分显著降低SO、DO神经元对CF成分反应的发放数

2．3．3 FM成分显著缩短DO神经元的潜伏期

2．4 讨论

2．4．1 CF-FM声刺激下的SO和DO反应

2．4．2 FM成分影响两类神经元发放数和潜伏期的可能的生物学意义

第三章 普氏蹄蝠、普通伏翼蝠、昆明小鼠下丘对CF-FM声刺激的识别和加工——诱发电位记录

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 实验动物及回声定位信号的录制

3．2．2 实验对象、微电极的制备

3．2．3 给声系统和记录系统

3．2．4 声刺激和AEP的记录

3．2．5 数据分析和作图

3．3 结果

3．3．1 普氏蹄蝠IC对三种声刺激的识别和加工

3．3．2 普通伏翼蝠IC对三种声刺激的识别和加工

3．3．3 昆明小鼠IC对三种声刺激的识别和加工

3．4 讨论

3．4．1 普氏蹄蝠IC对三种声刺激的识别和加工与其行为的相关性

3．4．2 普通伏翼蝠IC对三种声刺激的识别和加工与其行为的相关性

3．4．3 昆明小鼠IC对三种声刺激的识别和加工与其行为的相关性

第四章 小结

参考文献

附录

致谢