中枢神经元听觉信息处理的调制

摘要

1.大鼠medial prefronltal cortex对听皮层神经元听反应的调制实验 在60只成年SD大鼠上进行,使用常规电生理学方法,观察了电刺激大鼠medial prefrontal cortex(mPFC)对听皮层神经元听反应的影响。在122个神经元上观察了电刺激mPFC对听反应的效应。对其中93个神经元作了详细分析发现,有73个神经元的听反应受到易化(39个,41.9％)或抑制(34个,36.6％)。刺激mPFC对听反应的影响存在最佳刺激间隔(best inter-stimulus interval,BI),大多数神经元(51个,69％)在10-15ms之间。结果提示,大鼠mPFC对听皮层神经元的听反应有调制作用,这种调制可能是通过多级神经元环路实现的。 2.大鼠mPFC 对听皮层神经元频率感受野(Receptive field,RF)可塑性的调制 (1)对RF可塑性调制的类型实验在120只成年SD大鼠上进行,使用常规电生理学方法,观察了电刺激大鼠mPFC对听皮层神经元RF可塑性的影响。在226个神经元上观察到,当电刺激mPFC时,有171个神经元的RF可塑性分别受到易化或者抑制性调制,其余的55(24.3％)个神经元的RF可塑性不受电刺激mPFC影响。调制效应分为三种类型,即易化偏转类型(80个神经元,占46.8％,电刺激后偏转时间缩短,恢复时间延长),抑制偏转类型(64个神经元,占37.4％,电刺激后偏转时间延长,恢复时间缩短),和效应不确定型(27个神经元,占15.8％,电刺激后偏转时间及恢复时间都延长或都缩短)。结果提示,大鼠mPFC可以对听皮层神经元RF可塑性进行调制,这种调制可能是通过多级神经元环路实现的。 (2)对RF可塑性方向的调制及局限性电刺激大鼠mPFC对听皮层神经元RF的转移没有明显的方向偏好,即既可以向高频端转移,也可以向低频端转移,这个结果与我们以前单纯使用纯音刺激诱导RF可塑性的方向性结果一致。电刺激大鼠mPFC的效应主要表现为RF转移时间的缩短或延长,表现出明显易化或抑制调制。但不能明显改变神经元本身具有的可塑性范围和方向。 (3)mPFC局部失活对听皮层神经元RF可塑性的影响 在mPFC刺激位点局部施加普鲁卡因,分别观察了电刺激mPFC对皮层神经元RF可塑性的效应。结果发现,普鲁卡因失活mPFC后,21个易化型神经元的易化效应和6个抑制型神经元的抑制效应取消,另有13个神经元,普鲁卡因失活mPFC不能完全取消电刺激mPFC对其RF可塑性的调控效应。 在一部分神经元上,观察了mPFC局部失活对神经元自发放电的影响,发现失活mPFC,听皮层神经元的自发放电增强,提示,在正常情况下,大鼠mPFC可能就存在对听皮层下行紧张性抑制作用,普鲁卡因失活mPFC使这种抑制作用解除。 3.昆明小鼠听皮层对下丘神经元方向敏感性的调控 (1)中脑下丘神经元的听空间反应特性实验 在自由声场的声刺激条件下,采用常规电生理学方法研究了昆明小鼠中脑下丘神经元(138个)的水平方位听空间反应特性。结果表明,这些神经元的最佳频率在10 kHz-25 kHz：最佳频率沿背腹轴呈拓扑分布,显示下丘中央核音调组构特征(tonotopic organization);神经元的听反应中心的分布相对集中,多数神经元(87.7％)位于听空间水平方向对侧20-50度范围内；其最佳频率与最佳方位角之间有显著相关性,即随着最佳频率的增加,神经元水平方向上的最佳方位角呈现增加趋势。结果提示中脑下丘神经元具有明显的方向敏感性。 (2)电刺激听皮层对下丘神经元听反应的影响实验 在80个中脑下丘神经元上,考察了电刺激听皮层对神经元听反应的影响。当给予听皮层电刺激时,有51个神经元(63.75％)听反应放电脉冲数减少,表现为抑制效应；24个神经元(30％)听反应放电脉冲数增加,表现为易化效应。详细考察了63个下丘神经元受电刺激听皮层抑制或易化性影响的调制时程及电刺激强度,74％以上的神经元的最佳刺激时间间隔(Best Inter-stimulus interval,BI)集中在3-5 ms之间,75％以上的神经元的最佳刺激电流强度(Electric current intensityEI)集中在18-26μA之间。 (3)电刺激听皮层对下丘神经元方位敏感性的影响 在自由声场的声刺激条件下,在86个下丘神经元上,考察了电刺激听皮层对其方位敏感性的效应。当给予听皮层电刺激时,对下丘神经元方位敏感性的抑制和易化性影响,可分为两种类型：一种表现为最佳方位角度发生转移,称为Ⅰ类神经元(45个,52.3％);另一类为最佳方位角度不变,称为Ⅱ类神经元(41个,47.7％)。在最佳方位角发生转移的Ⅰ类神经元中,完整记录了19个神经元的角度范围AR的变化。其中,皮层电刺激后,角度范围AR变宽的称为Ⅰa类神经元,(11个);角度范围AR变窄的称为Ⅰb类神经元,(8个)。在最佳方位角不发生转移的Ⅱ类下丘神经元中,完整记录了31个神经元的角度范围AR的变化。其中,皮层电刺激后,角度范围AR变宽的称为Ⅱa类神经元(15个);角度范围AR变窄的称为Ⅱb类神经元(16个)。结果提示听皮层对中脑下丘神经元的方向敏感性有调控作用。

目录

论文说明：缩略词表

声明

第一章大鼠mPFC对听皮层神经元听反应的调制

1前言

2材料与方法

3实验结果

3.1电刺激大鼠mPFC的部位分布

3.2电刺激mPFC对神经元听反应的易化和抑制效应

3.3电刺激mPFC易化或抑制神经元听反应的时程

4讨论

5小结

参考文献

第二章大鼠mPFC对听皮层神经元频率感受野可塑性的调控

1前言

2材料与方法

3实验结果

3.1 mPFC对听皮层神经元RF可塑性影响的类型及最佳刺激时间间隔

3.2 mPFC影响神经元RF可塑性的特征

3.3 mPFC对听皮层神经元RF可塑性调制的时程

3.4 mPFC调制听皮层神经元RF可塑性的局限性

3.5 mPFC对听皮层神经元RF可塑性方向的调制

3.6 mPFC对听皮层神经元RF可塑性调制的位点分布

3.7 mPFC局部失活的效应

4讨论

5小结

参考文献

第三章小鼠初级听皮层对下丘神经元方向敏感性的调制

1前言

2材料与方法

3实验结果

3.1中脑下丘神经元的听空间反应特性

3.2电刺激听皮层对下丘神经元听反应的影响

3.3电刺激听皮层对下丘神经元方位敏感性的影响

4讨论

5.小结

参考文献

第四章文献综述

综述一 前额叶的研究进展

综述二 多参数的离皮质调制和听觉系统的可塑性

全文总结

附录 攻读学位期间发表论文

致谢