听觉系统中Bushy Cell信息处理特性研究

摘要

Bushy cell是位于耳蜗腹侧核(ventral cochlear nucleus，VCN)的一类细胞，由于声音信息大部分是通过它被传递到上橄榄核(superior olivary complex，SOC)进而进行声源定位信息处理，因此，bushy cell的信息处理特性对于听觉系统声源定位有重要的影响。对于该问题的研究，会为新的声源定位信息编码机理的探索提供可能的线索。 首先，利用Rothman和Manis针对bushy cell建立的模型(RM点模型)，考察了当外部输入为周期性兴奋突触激励时，bushy cell的输入阈值对于输入信号频率和环境温度的依赖性。结果表明，当环境温度一定时，对bushy cell存在一个截止频率，若输入信号的频率高于该截止频率，不论其值为多大bushy cell均不能做出发放响应；由此可知，bushy cell不能对频率进行编码。而当兴奋性突触输入的频率一定时，对bushy cell存在一个与生理温区接近的敏感温区，在该温区内bushy cell的输入阈值最小，并且随着频率的增大该敏感温区的范围减小；这一现象说明bushy cell更适于传输低频信号。此外，我们还考虑了离子通道的随机门控性对bushy cell信息处理的影响，发现离子通道的随机性门控性可能对信息传递的适时性(timing)有所优化，但具体的机理还有待进一步研究。 考虑到把整个细胞看成等电势体的RM点模型不能反映神经元上的信息传导特性，我们通过建立bushy cell的三厢模型，考察了由树突、胞体和轴突所构成的完整神经元各部分的响应特性。结果表明，树突和轴突的尺寸会影响信息的传输速度，从而影响信息在神经元间传递的时机；胞体部分是整个神经元响应的核心单元，决定了信息是否能被传递到轴突末端；轴突的主要作用是对胞体的发放响应进行优化，使得轴突末端的发放形式更有利于信息传往下一级神经元。对于整个bushy cell神经元，高频信号不能被传输到其轴突末端；这就意味着高频信号的传输和编码需要其它类型细胞的参与。

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第1章绪论

1.1听觉系统的解剖学结构

1.2声源定位编码机理的研究现状

1.2.1声源定位的线索

1.2.2 Jeffress理论

1.3本文研究目的、方法和内容安排

第2章基于RM点模型的Bushy Cell响应特性

2.1 RM点模型

2.2阈值电压的选取

2.3 Bushy Cell对信号频率和环境温度的依赖性

2.4离子通道随机门控性对Bushy Cell信息处理的影响

2.4.1随机动力学模型

2.4.2离子通道随机门控对信息传递适时性的影响

第3章基于三厢模型的Bushy Cell信息传导特性

3.1电缆模型

3.1.1假设条件

3.1.2电缆方程

3.2 Bushy Cell的三厢模型

3.3频率响应特性

3.4树突响应特性

3.5胞体响应特性

3.6轴突响应特性

第4章结论与讨论

4.1结论

4.2讨论

4.2.1多突触输入

4.2.2含离子通道的树突

4.2.3 Bushy Cell的随机三厢模型

参考文献

致谢

附录