大蹄蝠多普勒补偿行为的声波特征分析与相关脑区核团功能研究

摘要

大蹄蝠代表了回声定位系统进化最为先进的恒频(CF)蝙蝠类群，具有特殊的多普勒补偿行为(DSC)。我们利用单摆装置模拟大蹄蝠的飞行状态并实时记录其回声声定位信号，详细研究其多普勒频移补偿行为的各种声学特征。与其静息状态下的超声波特征相比，大蹄蝠在接近目标的过程中有多普勒正补偿效应：叫声频率随相对速度改变而成正相关变化；当相对速度最大时，其叫声频率相对静息状态频率降低最多；而相对速度为零时，叫声频率回复到静息时频率。而当大蹄蝠远离目标时，有多普勒负补偿效应：叫声频率随相对速度改变成正相关变化，叫声频率在相对速度最大时，升高最多，但相同速度下升高之值较正补偿值低得多。另外，负补偿效应出现的频率较正补偿值低，这可能足由蝙蝠生理结构的限制以及自然状态下罕见的多普勒负补偿条件所决定。揭开其回声定位秘密的关键在于了解蝙蝠听觉-发声系统的整合反馈机制。下丘作为哺乳动物听觉通路的重要枢纽，在听觉信息处理中具有关键作用；而FoxP2基因则是目前已知的唯一与发声语言功能相关的基因。因此我们利用基因沉默技术阻止FoxP2基因在大蹄蝠下丘区域的表达，分析其对大蹄蝠多普勒补偿行为的影响。研究发现大蹄蝠的多普勒补偿行为未受到IC区域Foxp2基因沉默的影响。我们推测，下丘区域内的FoxP2基因并不参与蝙蝠的发声控制以及听觉信息处理，说明蝙蝠的听觉-发声的整合工作中心并不在下丘，而下丘也不是多普勒补偿行位的控制中心。